Шлейден и Шванн открыли первоначальный элемент всех органов, всех тканей — клетку; усовершенствованные микроскопы дали им возможность увидеть и различить ее. Адвокат Маттиас Якоб Шлейден, занявшийся естественными науками, обнаружил в 1838 г. клетку как элемент формы растения. Он считал, что клетка сама по себе — это самостоятельный организм и что все растения состоят из клеток. Годом позже Теодор Шванн заложил основы учения о клетках животного. Согласно его взглядам, у самых различных элементарных частей организма принцип развития общий, то же относится и к животному организму; этот принцип — образование клеток. Шванн указал, что по своему строению и функции клетки животных можно сравнить с клетками растении и что все животные ткани происходят и длительное время состоят из клеток. Его труд «Микроскопические исследования о сходстве в строении и росте животных и растений», вышедший в свет в 1839 г., сыграл огромную роль в дальнейшем развитии естествознания.
С открытием клетки были найдены те строительные камни, которые наподобие кирпичей составляют отдельные органы и части органов и которые можно обнаружить под микроскопом в характерном для каждого органа сочетании. Ни один медик не спутает клетки, лежащие друг возле друга наподобие пластинок и образующие наружный слой кожи, с клетками, образующими внутреннюю стенку какой-либо слизистой оболочки или же вещество печени, или какого-либо другого органа. Это открытие — огромный шаг в истории развития: учение о тканях получило новую основу.
Уже довольно давно было известно, что тело состоит не из единой массы, а из различной материи, из различных тканей. К концу XVIII века анатомия была изучена неплохо, органы были известны, знали также, что они являются местом локализации болезней. Этому учил Морганьи. Не хватало лишь одного, и это последнее обнаружил на рубеже двух столетий француз М. Ф. Биша, фанатический труженик секционного зала: исследуя орган за органом, он подтвердил, что все они состоят из определенных веществ — из тканей, и сделал вывод, что именно в тканях и локализуются болезни. С этой точки зрения он исследовал трупы, объединив при этом анатомию, физиологию и патологию.
Биша рассматривал ткань как нечто наиболее существенное, поэтому его можно считать основателем гистологии — учения о тканях, создателем одной из важнейших основ современной медицины. До него ученые представляли себе любой орган, например, печень или сердце, как нечто целое, как некую компактную массу. Биша же учил, что каждый орган следует рассматривать как образование из клеток и что ткань каждого отдельного органа характерна именно для него, т. е., как стали говорить позднее, специфична. Ясно, что после такого открытия возник совершенно новый взгляд на явления медицины.
Биша считал, что микроскоп ведет к субъективным воззрениям и поэтому нередко вводит в заблуждение. Но именно исследования и теории Биша требовали все более совершенных микроскопов, которые в свою очередь значительно способствовали развитию гистологии. Наряду с макроскопией — наблюдением невооруженным глазом — распространялась микроскопия — наблюдение с помощью системы луп, микроскопа. Одновременно развивалась техника окраски тканей, необходимой для того, чтобы лучше рассмотреть клетки и их составные части.
Современный студент, сдающий экзамен по гистологии, получает для определения препараты двух родов. Один из них — так называемый расчленяемый препарат, какая-нибудь органическая частица, которую студент должен расчленить с помощью двух игл и после этого рассмотреть под микроскопом в ее естественном виде, т. е. без окраски. Другой препарат представляет собой тонкий срез какого-либо органа, полученный с помощью микротома. Этот срез студент обязан окрасить, а затем определить с помощью микроскопа. В таких окрашенных тонких срезах чрезвычайно много интересного. Предпосылкой всех успехов гистологии, всех работ в области учения о тканях и решения многих биологических проблем в значительной степени послужила микроскопическая техника окраски.
Окраску частиц ткани предложил Иозеф Герлах. Он принадлежал к числу нередких в то время врачей, которые вначале работали одновременно как практики и как ученые до тех пор, пока на них, наконец, не обратили внимания и не предложили им кафедру. Руководство по учению о тканях Герлах написал еще до того, как стал профессором. В сообщении о своем изобретении он говорит, что случай указал ему правильный путь. В 1854 г. он при одном исследовании путем инъекции вводил в кровеносные сосуды карминовый раствор. Красящее вещество вышло из кровяного русла и окрасило клетки по соседству с кровеносными сосудами, но не полностью, а лишь их специфическую составную часть — клеточные ядра. Возможность отделить с помощью окраски ядро от остального тела клетки сыграла чрезвычайно большую роль в науке. В биологии это помогло впоследствии особенно тщательно заняться ядрами клеток.
Герлаху удалось также окрасить срезы головного мозга. И здесь помог случай. С помощью обычного раствора кармина ничего полезного получить не удалось: в окрашенных им препаратах невозможно было различить детали. Однажды Герлах случайно оставил на ночь в воде кусочек мозга, загрязненный небольшим количеством кармина. На следующее утро этот кусочек превратился в препарат, на котором чрезвычайно тонко, но совершенно явственно обозначались нервные клетки и волокна. Таким образом открылась возможность заглянуть в столь сложное вещество мозга с его волокнами и стволами.
Читайте также: Что означает жатка ткань
Конечно, принцип окраски не был нов — уже Левенгук окрашивал тонкие срезы мышц спиртовым раствором шафрана, но теперь техника окраски достигла огромных успехов. Изготовление в 1856 г. В. X. Перкином первых анилиновых красителей было новым крупным шагом вперед. Постепенно научились заполнять хорошими красителями кровеносные сосуды и делать более заметным их распределение в тканях. Это пытались сделать еще в XVI веке с помощью окрашенной воды; Сваммердам пользовался для того же крашеным воском, голландец Рюиш — крашеным жиром; применяя этот способ, он составил великолепную анатомическую коллекцию, о которой уже рассказано выше.
Из анатомов и гистологов, изобретших новые методы техники окраски и обнаруживших с их помощью много нового, особого упоминания заслуживает испанец Сантьяго Рамони-Кахал, который в 1906 г. совместно с анатомом Камилло Гольджи был удостоен нобелевской премии. Профессор Гольджи, служивший в Павии, работая с солями серебра, открыл в 1873 г. «черную реакцию», которая значительно помогла выяснить строение клеток головного и спинного мозга. Кахал на основании этой реакции создал метод исследования центральной нервной системы и потом только и занимался ее изучением. Ему принадлежит идея использовать для микроскопических исследований головной и спинной мозг зародышей и юношей, который гораздо легче воспринимает красящие вещества. Благодаря этому Кахалу удалось доказать, — всю огромную подготовительную работу выполнил Гольджи, — что от нервных волокон отходят боковые веточки, связывающие их с соседними волокнами, т. е. что здесь можно провести аналогию с кровеносными сосудами, которые, как уже давно известно, связаны между собой так называемыми коллатералями.
Такая связь между кровеносными сосудами обусловливает стойкость организма: если какой-нибудь кровеносный сосуд выйдет из строя, например, вследствие закупорки (или же вследствие перевязки при операции), то благодаря наличию боковых ветвей его функция передается одному из соседних сосудов, и этот последний начинает снабжать кровью тот участок, который раньше снабжался выключенным сосудом. Примыкание нервных волокон к соседним необходимо, повидимому, для того, чтобы сделать возможной передачи раздражения от одного нервного волокна другим. Наличие такого рода нервных коллатералей в сером веществе спинного мозга предполагали уже и раньше на основании изучения функции спинного мозга, но теперь это было доказано точно, так как соответствующие ответвления и переплетения были обнаружены под микроскопом.
Рамони-Кахал пришел к медицине не прямым путем. Его отец — врач, влюбленный в свою профессию, желал видеть сына медиком, а сын не хотел и слышать об этом, мечтая стать художником. Будущий лауреат нобелевской премии, как он сам рассказывает в автобиографии, был одним из необузданнейших юношей во всей Испании. Отец, потеряв уверенность в успехе дальнейшего обучения сына в средней школе, взял его оттуда и отдал в обучение сапожнику. Рамон стал отличным сапожником. Отец попытался отдать его снова в среднюю школу, разрешив ему посещать и школу рисования. Вначале все было хорошо, но несколько каррикатур на учителей, нарисованных юным художником на стене дома, все испортили: юношу провалили на заключительных экзаменах.
Тогда отец Кахала решил испробовать другой путь: он начал сам преподавать сыну анатомию. Они ходили вдвоем на кладбище и, следуя традиции, выкрадывали части трупов, на которых отец разъяснял сыну детали человеческого скелета, строение тела и тайны жизни. Это, безусловно, был учитель-энтузиаст, сумевший воодушевить своего ученика. Оказалось, что его метод был правилен: Рамон загорелся страстью к медицине, а остальное было уже делом времени.
Для того чтобы хорошо изучать ткани, потребовался известный технический прогресс. Микротом был значительно усовершенствован, но все же часто приходилось исследовать мельчайшие частицы ткани, которые нелегко было резать даже самым тонким ножом, — таким способом их можно было только расплющить. В конце концов придумали заделывать частицы ткани в парафин или сходное с ним вещество; подкладывая под микротом такой сильно увеличивающийся кусок, получали срезы, которые можно было окрашивать и исследовать под микроскопом. Это был значительный сдвиг вперед. К середине XIX века голландец Петер Хартинг предложил для данной цели быстро твердеющий слизистый раствор. Венский физиолог С. Штрикер в 1871 г. пользовался смесью воска и масла, Эдвин Клебс в 1864 г. — парафином. Конечно, соответствующие поиски велись и в дальнейшем.
От большого пришли к малому, от «грубой» анатомии — к тонкой и тончайшей, постоянно убеждаясь в том, что чудеса не убавляются, а прибавляются. И ныне число «чудес» продолжает увеличиваться.
Развитие представлений о тканях
Наряду с изучением строения и размножения клеток с начала XIX в. все большее внимание начали привлекать ткани, т. е. структурные образования, состоящие из клеток и вырабатываемых клетками внеклеточных веществ.
После первых попыток изучения тонкого строения органов, сделанных в XVII в. М. Мальпиги, микроскопическая морфология долгое время не развивалась главным образом из-за несовершенства микроскопов. В XVIII в. серьезно продвинуться вперед в этой области удалось лишь немногим. Немецкий анатом И. Либеркюн, разработавший изящную методику наполнения кровеносных сосудов, сумел изучить этим методом строение кишечных ворсинок, а русский исследователь А. М. Шумлянский описал микроскопическое строение почек (1788).
Первая попытка создать классификацию тканей, которую предпринял в 1802 г. Ксавье Биша, была сделана без применения микроскопа. Биша пользовался распространенными тогда приемами препаровки, мацерации и расщипывания тканей иглами. Основываясь на наблюдениях, выполненных с помощью этих методов, а также с помощью воздействия различных химических веществ, нагревания, переваривания пищеварительными соками, Биша классифицировал «ткани», или «простые системы», из которых построено человеческое тело. Таких «простых систем» он насчитывал 21. Из них только небольшая часть соответствует установившемуся позднее понятию ткани, большинство же было выделено совершенно искусственно.
Читайте также: Как сшить модный жилет из ткани своими руками
Термин «ткань» впервые употребил Н. Грю (1671), но права гражданства в науке это понятие приобрело только после того, как немецкий анатом К. Майер произвел от греческого корня этого слова название науки о тканях — гистологии в изданном в 1819 г. сочинении «О гистологии и новом подразделении тканей человеческого тела». Три года спустя другой немецкий анатом К.
В России одним из первых гистологических исследований была работа И. Т. Глебова «Микроскопические исследования мягких частей мамон
та» (1846). Она сопровождалась тремя таблицами, содержавшими 38 рисунков, и давала описание микроскопического строения мозга, мышц, сухожилий, надкостницы и жировой ткани мамонта, незадолго до того извлеченного в Сибири из зоны вечной мерзлоты и доставленного в Москву. Эта работа была выполнена на уровне науки своего времени и представляет интерес в том отношении, что объектом исследования было ископаемое животное. Она может, следовательно, рассматриваться как одно из первых палеогистологических исследований. Правда, принципиально новых идей или фактов в гистологию она не внесла *.
Поворотный пункт в развитии гистологии ознаменовало появление руководства А. Келликера «Гистология, или учение о тканях человека» (1852) и «Учебника гистологии человека и животных» Ф. Лейдига (1857). Оба эти автора разделили ткани всех высших животных и человека на четыре типа: ткани соединительного вещества (соединительная ткань, хрящ и кость), «клеточные» (эпителиальная и железистая), мышечная и нервная. В этом подразделении учитывались структурные и функциональные признаки тканей, независимо от их происхождения от того или иного зародышевого листка. Попытки основывать классификацию тканей на генетическом принципе были предприняты Э. Геккелем, О. и Р. Герт- вигами и А. Раубером уже в конце XIX в.
Вопрос о роли среды в существовании органического мира давно привлекал внимание натуралистов. Но лишь в XIX столетии, в связи с усилением интереса к проблемам эволюции, вопросы экологии приобрели настолько отчетливые очертания, что с этого времени можно говорить о формировании нового направления, которому было суждено сыграть в дальнейшем важную роль в развитии биологии. Обращение к вопросам экологии было логически глубоко обусловлено. В сущности любая эволюционная гипотеза одновременно должна быть и экологической, ибо как индивидуальная жизнь организмов, так и историческое развитие видов немыслимы вне определенных условий обитания, вне связей с другими растениями и животными, т. е. в отрыве от реальной естественной обстановки. Характерно, что первоначально сведения по экологии и биогеографии не были отграничены друг от друга.
Гистология
Гистоло́гия (от греч. ἱστός — ткань и греч. λόγος — знание, слово, наука) — раздел биологии, изучающий строение тканей живых организмов. Обычно это делается рассечением тканей на тонкие слои и с помощью микротома. В отличие от анатомии, гистология изучает строение организма на тканевом уровне.
Гистология человека — раздел медицины, изучающий строение тканей человека.
Гистопатология — это раздел микроскопического изучения поражённой ткани, является важным инструментом патоморфологии (патологическая анатомия), так как точный диагноз рака и других заболеваний обычно требует гистопатологического исследования образцов.
Гистология судебно-медицинская — раздел судебной медицины, изучающий особенности повреждений на тканевом уровне.
Источник ткани
Гистологическое исследование тканей начинается с хирургии, биопсии или аутопсии.
История
Гистология зародилась задолго до изобретения микроскопа. Первые описания тканей встречаются в работах Аристотеля, Галена, Авиценны, Везалия. В 1665 году Р. Гук ввёл понятие клетки и наблюдал в микроскоп клеточное строение некоторых тканей. Гистологические исследования проводили М. Мальпиги, А. Левенгук, Я. Сваммердам, Н. Грю и др. Новый этап развития науки связан с именами К. Вольфа и К. Бэра — основоположников эмбриологии.
В XIX веке гистология была полноправной академической дисциплиной. В середине XIX века А. Кёлликер, Лейдинг и др. создали основы современного учения о тканях. Р. Вирхов положил начало развитию клеточной и тканевой патологии. Открытия в цитологии и создание клеточной теории стимулировали развитие гистологии. Большое влияние на развитие науки оказали труды И. И. Мечникова и Л. Пастера, сформулировавших основные представления об иммунной системе.
Нобелевскую премию 1906 года в физиологии или медицине присудили двум гистологам, Камилло Гольджи и Сантьяго Рамон-и-Кахалю. Они имели взаимно-противоположные воззрения на нервную структуру головного мозга в различных рассмотрениях одинаковых снимков.
В XX веке продолжалось совершенствование методологии, что привело к формированию гистологии в её нынешнем виде. Современная гистология тесно связана с цитологией, эмбриологией, медициной и другими науками. Гистология разрабатывает такие вопросы, как закономерности развития и дифференцировки клеток и тканей, адаптации на клеточном и тканевом уровнях, проблемы регенерации тканей и органов и др. Достижения патологической гистологии широко используются в медицине, позволяя понять механизм развития болезней и предложить способы их лечения.
Методы исследования
Методы исследования в гистологии включают приготовление гистологических препаратов с последующим их изучением с помощью светового или электронного микроскопа. Гистологические препараты представляют собой мазки, отпечатки органов, тонкие срезы кусочков органов, возможно, окрашенные специальным красителем, помещенные на предметное стекло микроскопа, заключенные в консервирующую среду и покрытые покровным стеклом.
Читайте также: Функции клеток образовательной ткани стебля
Приготовление гистологического препарата
После забора материала выполняется его подготовка к исследованию, включающая в себя ряд этапов.
- Фиксация (от лат.fixatio — закрепление) — фрагмент ткани обрабатывают с помощью жидкости-фиксатора, в роли которого чаще всего выступает формалин, реже — спирты, пикриновая кислота и др. Такая обработка предотвращает распад клеток и разрушение структуры ткани под действием собственных ферментов клеток и процессов гниения, таким образом сохраняя прижизненную структуру и делая возможным изучение ткани. Принцип действия фиксирующих жидкостей основан на быстрой гибели клеток и коагуляции белка. Наиболее распространенный тип фиксации — иммерсионная фиксация (от лат.immersio — погружение), при которой фрагмент ткани целиком погружается в раствор; в экспериментальных условиях также используют перфузионную фиксацию (от лат.perfusio — вливание), при которой фиксатор вводят через сосудистую систему. [1] При этом используют как технический формалин (марка ФМ ГОСТ 1625-89), так и подготовленный («забуференный» формалин), который отличается большей стабильностью — не образуется белый осадок, свойственный техническому формалину при температуре ниже 40 °С.
- Проводка — процесс дегидратации (обезвоживания) фрагмента ткани и пропитки его парафином. Этот этап обеспечивает уплотнение ткани, которое, в свою очередь, необходимо для получения срезов (если ткань будет излишне мягкой, то при микротомировании она будет «сминаться», образуя складки, разрывы и другие артефакты, делающие её непригодной к изучению). Традиционно проводку осуществляли путем последовательного погружения ткани в растворы ксилола и этилового спирта, [1] однако такой метод имеет ряд существенных недостатков, как-то: трудоемкость, длительность (до четырёх суток) [2] , испарение реагентов в воздух лаборатории (что небезопасно для сотрудников лаборатории, так как ксилолы образуют взрывоопасные паровоздушные смеси, вызывают острые и хронические поражения кроветворных органов, при контакте с кожей — дерматиты), [3] а также нестабильное качество получаемой ткани, зависящее от человеческого фактора, а именно действий лаборанта. Для решения проблем такого рода лаборатории используют альтернативные реагенты, такие как изопропанол, являющийся нетоксичным, а также аппараты — гистопроцессоры, имеющие закрытый контур и таким образом не допускающие испарений в воздух лаборатории. Путем использования гистопроцессоров также можно значительно уменьшить время проводки по сравнению с ручным методом (до одного часа при использовании гистопроцессора Xpress 120 [4] ) за счет применения вакуум-инфильтрационной и микроволновой методик.
- Заливка — процесс создания блока, достаточно твердого, чтобы быть пригодным для резки (микротомирования). Выполняется путем заливания фрагмента ткани жидким парафином, целлоидином, пластмассой или специальными средами для заливки. Затем залитую ткань остужают до затвердевания блока. Целлоидин в настоящее время практически не используется; чистый парафин также обладает рядом недостатков, делающих его непригодным для исследования — при его затвердевании образуются кристаллы, уменьшающие его объём на 5-10 %, что, в свою очередь, ведет к деформации ткани [5] , а также из-за кристаллической структуры он легко крошится при резке. Поэтому чаще всего для изготовления блоков пользуются специальными заливочными средами, представляющими собой смесь парафинов с присадками в виде рисового, пчелиного воска или полимеров. Эти присадки придают парафину эластичность, что не дает ему крошиться при резке. Чтобы создать гомогенную среду для заливки, воск и парафин расплавляют, охлаждают и тщательно перемешивают, повторяя всю процедуру 5-10 раз. Это достаточно трудоемкий процесс, качество получаемой среды нестабильно, поэтому некоторые лаборатории пользуются готовыми средами для заливки, изготовленными в заводских условиях и не требующих дополнительной гомогенизации.
- Резка, или микротомирование, представляет собой изготовление тонких срезов на специальном приборе — микротоме. Толщина срезов, предназначенных для световой микроскопии, не должна превышать 4 — 5 мкм, для электронной — 50 — 60 нм.
- Окрашивание срезов позволяет выявить структуру ткани за счет неодинакового химического сродства различных элементов ткани к гистологическим красителям. Например, окраска гематоксилином и эозином позволяет выявить кислые структуры ткани, такие как ДНК и РНК, за счет их связывания с гематоксилином, имеющим щелочную реакцию, и цитоплазму клеток, которая связывается с эозином [6] (Основная статья — окраска гематоксилином и эозином). Перед окрашиванием выполняется монтирование среза на предметное стекло. Для избежания формирования складок срез после микротомирования помещают на поверхность подогретой воды, где он расправляется, а потом уже на стекло. Окрашивание, как и все остальные стадии процесса изготовления гистологического препарата, может выполняться вручную и автоматически. Различают традиционное окрашивание и иммуногистохимическое.
- Заключение срезов представляет собой помещение окрашенного среза, монтированного на предметном стекле, под покровное стекло с использованием среды для заключения, имеющий коэффициент преломления, близкий к таковому у стекла — канадский бальзам, полистирол, специальные среды для заключения. Заключенный препарат можно хранить достаточно длительное количество времени (исключение — при использовании полистирола препарат постепенно теряет прозрачность, а сам полистирол трескается. Данные изменения при заключении полистеролом значительно уменьшаются если в полистерол добавить пластификатор например дибутилфталат, при таком условии срок годности гистопрепарата увеличивается до 10 лет даже без покровного стекла, в течение 3 лет изменений практически не происходит).
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом
- Правообладателям
- Политика конфиденциальности