Гистология — это наука, изучающая закономерности развития,

Гистология — это наука, изучающая закономерности развития, строения и функции тканей, а также межтканевые взаимодействия, в историческом и индивидуальном развитии человека и многоклеточных организмов.

Предметом изучения гистологии являются клеточные комплексы в их взаимодействии друг с другом, с межклеточной и внешней средой.

Задачи гистологии — изучение эволюции тканей, становления и развития их в организме, — изучение строения и функций клеток, тканей, органов и межклеточного вещества, — выяснение взаимодействия клеток в пределах одной ткани и окружающих тканей, — изучение регенерации тканей и регуляторных механизмов, обеспечивающих структурную и функциональную целостность тканей в норме, при действии экстремальных факторов, а также при трансплантации, — выяснение процессов эмбрионального развития человека, критических периодов развития, воспроизводства и причин бесплодия, — изучение процессов морфогенеза в системе мать – плод.

гистология включает в себя: цитологию — учение о структуре, функции эволюции клеток; эмбриологию — науку о развитии зародыша, закономерностях закладки и образования тканей и органов; общую гистологию — учение о развитии, структуре и функциях тканей; частную гистологию — изучающую микроскопическое строение органов и систем органов.

Гистология тесно связана с анатомией, физиологией, генетикой, биохимией, биофизикой, молекулярной биологией — науками, изучающими растительный и животный мир, закономерности его развития, строение и функции на всех уровнях — от организменного до молекулярного. Эта связь базируется на общности методов исследования многоклеточных организмов и их взаимопроникновении.

Организменный уровень. Органный уровень включает комплекс взаимодействующих тканей в процессе выполнения ими функций, свойственных данному конкретному органу или системе органов. Тканевый уровень объединяет клетки и их производные. Клеточный уровень представлен основной структурно-функциональной единицей ткани — клеткой и ее производными. Субклеточный уровень включает структурно-функциональные компоненты клетки — плазмолемму, ядро, цитозоль, органеллы, включения и др. Молекулярный уровень характеризуется молекулярным составом клеточных компонентов и механизмами их функционирования.

гистологическая техника — — комплекс методических приемов, используемых при изготовлении препаратов клеток и тканей для их микроскопического исследования.

Препарат может представлять собой мазок (крови, костного мозга, слюны и др. ), отпечаток органа (селезенки, тимуса печени), пленку из ткани – тотальный препарат ( брюшины, плевры, мягкой мозговой оболочки), тонкий срез.

Способы изучения тканей зуба. Минеральные компоненты зуба необходимо предварительно удалить; для этого ткань после фиксации обрабатывают слабыми кислотами – этот процесс называют декальцинированием. Можно, однако, распилив зуб на мелкие кусочки и обтачивая их каким-либо абразивом, получить шлифы – чрезвычайно тонкие срезы зуба, пригодные для изучения под микроскопом.

Декальцинированный однокорневой зуб. Окраска гематоксилин-эозином. Шлиф однокоренного зуба (препарат не окрашен).

особенности приготовления препаратов эмбрионов использование быстро проникающих фиксирующих смесей с более «мягким» действием на ткани, постепенное обезвоживание в спиртах возрастающей крепости, начиная с 50°, пропитка в смеси парафина и толуола не более суток, заливка в парафин — не более 3 ч, широко применяется окрашивание срезов гематоксилином и пикрофуксином.

В световом микроскопе для освещения объекта используются лучи видимого спектра.

ТИПИЧНЫЙ МИКРОСКОП с одним окуляром и двумя сменными объективами на револьверной головке. Увеличение в пределах от 100 до 1000. 1 – штативная подставка; 2 – шарнир для наклона; 3 – тубусодержатель; 4 – ручка микрометренной регулировки; 5 – ручка грубой регулировки; 6 – окуляр; 7 – держатель окуляра; 8 – тубус; 9 – револьверная головка; 10 – объективы; 11 – предметный столик; 12 – конденсор; 13 – нижний держатель; 14 – зеркало.

Широкопольная микроскопия Свет проходит через препарат, формируя изображение, которое является результатом различного поглощения света участками окрашенного гистологического среза

Продольный срез через все тело мыши, окрашенный гематоксилином-эозином

Ультрафиолетовая микроскопия используется излучение ультрафиолетовой области спектра, длина волны которого вдвое меньше длины видимого света, благодаря этому разрешающая способность ультрафиолетового микроскопа в 2 раза выше обычного светового.

Темнопольная микроскопия Используют специальный конденсор, выделяющий контрастирующие структуры не окрашенного материала. При этом лучи от осветителя падают на препарат под косым углом, и объект исследования проявляется освещенным в темном поле.

Фазово-контрастная микроскопия При прохождении света через окрашенные объекты изменяется амплитуда световой волны, а при прохождении света через неокрашенные — фаза световой волны, что и используют для получения высоко контрастного изображения.

Интерференционная микроскопия Принцип работы интерференционного микроскопа состоит в том, что пучок света расщепляется системой линз на две части. Одна часть проходит через препарат, другая — нет. По сдвигу фаз одного пучка относительно другого можно с высокой точностью определять толщину и массу клеток или других изучаемых тканевых структур.

Поляризационная микроскопия позволяет изучать ультраструктурную организацию тканевых компонентов на основе анализа анизотропии и/или двойного лучепреломления.

Анизотропия — это свойство некоторых структур по-разному преломлять поляризованный свет вдоль различных оптических осей с учетом особой ориентации своих молекул. Двойное лучепреломление — — способность некоторых структур расщеплять пучок поляризованного света на две составляющие, располагающиеся во взаимно перпендикулярных плоскостях.

Поляризационная световая микроскопия кариесного поражения моляра человека. Различные зоны кариесного поражения могут быть обнаружены с помощью поляризационной световой микроскопии ( Арнольд и др. 2003)

Люминесцентная или флуоресцентная микроскопия — это световая микроскопия, в которой изучаемый объект освещается голубыми или ультрафиолетовыми лучами, чтобы вызвать флуоресценцию.

Цитофотометрия — это методика количественного определения концентрации веществ в клетках или продуктов цитохимических реакций по характеристическому поглощению этими веществами света определенного спектра

Компьютерные методы автоматической обработки и анализа изображений. В основу метода положена цитофотометрия. Поглощение светового пучка клеткой кодируется и передается на компьютер, который производит математическую обработку изображения и выдает информацию о различных характеристиках изучаемого объекта (ошибка менее 5%).

Конфокальная микроскопия современный метод, использующий в качестве осветителя лазерный луч, который последовательно сканирует всю толщину препарата. Информация о плотности объекта по каждой линии сканирования передается в компьютер, где специальная программа осуществляет трехмерную реконструкцию исследуемого объекта.

Гисто- и иммуноцитоxимические методы В их основе лежит применение химических реакций для выявления распределения различных веществ в структурах клеток, тканей и органов.

Локализация калликреина, выявленного иммуногистохимическим методом в исчерченном протоке околоушной железы обезьяны (Macaca fascicularis).

Метод культуры клеток и тканей заключается в выращивании клеток и тканей вне организма в искусственных питательных средах. Метод позволяет изучать реакции клеток на различные воздействия, механизмы регуляции пролиферации, дифференцировки и гибели.

Клеточная инженерия, создание клеток нового типа на основе их гибридизации, реконструкции и культивирования.

Гетерокарион * heterocaryon or heterokaryon — соматическая клетка, образованная в результате слияния родительских клеток с гаплоидными генетически различными ядрами. Образовавшиеся гетерокарионы дают начало двум одноядерным гибридным клеткам. В 1965 году английский ученый Г. Харрис впервые получил гетерокарионы, образованные клетками мыши и человека.

Микроскопическая хирургия клетки — совокупность методических приемов, осуществляемых с помощью микроманипулятора. Этот прибор позволяет производить различного рода тончайшие операции на клетке (введение веществ, удаление или пересадка структурных компонентов клетки, нанесение уколов, разрезов и пр. )

Электронная микроскопия. В электронных микроскопах используют пучок электронов, длина электромагнитной волны которых в 100 000 раз короче длины волны видимого света. Теоретически разрешение просвечивающего ЭМ составляет 0, 002 нм. Реальное разрешение современных микроскопов приближается к 0, 1 нм.

Трансмиссионная электронная микрофотография клеток исчерченного протока поднижнечелюстной железы крысы.

Архитектура кровеносных сосудов поднижнечелюстной железы крысы (Арнольд 1984).

Линия сканирования через зоны кариесного поражения моляра человека. Содержание Са и Р уменьшается в участке поражения.

кариес моляра человека.

метод сколов (замораживание-скалывание). . Клетки замораживают при температуре жидкого азота (196 О О С) в присутствии криопротектора и используют для изготовления сколов. Плоскости скола проходят через гидрофобную середину двойного слоя липидов. Обнажённую внутреннюю поверхность мембран оттеняют платиной, полученные реплики изучают в сканирующем ЭМ.

В истории учения о тканях и микроскопическом строении органов выделяют три периода: l-йl-й — домикроскопический (продолжительностью около 2000 лет), 2 -й микроскопический (около 300 лет), 3 -й — современный, сочетающий достижения в области электронной микроскопии, иммуноцитохимии, цитофотометрии и др. (с середины хх столетия).

Р. Гук (1665) впервые описал строение коры пробкового дуба и стебля растений и ввел в науку термин клетка для обозначения ячеек, мешочков, из которых они состояли. Роберт Гук (1635 -1703, Англия)

М. Мальпиги и Н. Грю (1671 -1682) описали микроструктуру некоторых органов растений Марчелло Мальпиги (1628 -1694, Италия) Микроскопическое строение древесины по М. Мальпиги

В период с 1676 по 1719 г. А. Левенгук открыл красные кровяные тельца, некоторых простейших животных, мужские половые клетки. Антони ван Левенгук (1632 -1723, Нидерланды)

Микропрепараты начала XIX века.

Иоганнес Мюллер — — немецкий физиолог. Автор концепции о специфической энергии органов чувств. Предпринял попытку объяснения психических процессов (восприятия, памяти, мышления, сновидений, темперамента) деятельностью головного мозга. Учениками И. Мюллера были Т. Шванн, Я. Генле, Р. Вирхов, А. Келликер, Г. Гельмгольц. Изучение микроскопического строения животных тканей, проводимое школой И. Мюллера параллельно с работой лаборатории Я. Пуркинье, позволило одному из учеников ученого – Т. Шванну – сформулировать клеточную теорию. Иоганнес Мюллер (1801 -1858, Германия)

Я. Пуркинье одним из первых начал использовать уплотнение изучаемых животных тканей и различные методы обработки и окраски препаратов; принял участие в создании первого микротома. В 1825 г. Я. Пуркинье открыл ядро яйцеклетки. Ряд работ ученого посвящен нервной системе, где им были описаны ганглиозные клетки и нервные волокна. Я. Пуркинье (1787 -1869)

К. Гольджи ( 1844 -1926) разработал (1875 г. ) метод избирательного окрашивания нервной ткани, при котором в данном участке одновременно окрашивается лишь небольшая доля клеток, но зато полностью.

С. Рамон-и-Кахал (1852 -1934) посвятил свою жизнь тщательному изучению при помощи метода Гольджи буквально всех частей нервной системы множества разных животных. Он дал исчерпывающее описание архитектоники десятков различных структур мозга и в каждом случае идентифицировал и классифицировал разные клетки, а иногда показывал, насколько позволяли его методы, как эти клетки связаны между собой. показал, что все синапсы состоят из двух элементов — пресинаптической и постсинаптической мембраны. предсказал также существование третьего элемента синапса — синаптической щели (пространства между пресинаптическим и постсинаптическим элементами синапса).

Окрашенная по Гольджи нервная ткань из зрительной коры крысы зарисована Рамон-и-Кахалом в 1888 г. Цифры по правому краю обозначают слои клеток; заглавными буквами помечены отдельные нейроны. Одним из самых важных вкладов Рамон-и-Кахала в нейробиологию явилось доказательство того факта, что нейрон представляет собой отдельную, обособленную клетку, а не элемент непрерывной сети.

Фотография сделана в начале восьмидесятых годов, в бытность Гольджи профессором гистологии и общей патологии в Университете в Павии. фотография сделана самим Рамон-и-Кахалом в двадцатых годах.

Московская школа гистологов была создана А. И. Бабухиным (1827 -1891). Большое внимание в ней уделялось вопросам гистогенеза и гистофизиологии различных тканей, особенно мышечной и нервной, вопросам теории микроскопа. А. И. Бабухину принадлежат открытие происхождения и выяснение гистофизиологии электрических органов рыб. Им проводились исследования развития и строения сетчатки глаза, развития осевых цилиндров нервных волокон и др.

петербургская школа гистологов В Петербургском университете курс гистологии читал акад. Ф. В Овсянников (1827 -1906) Ф. В. Овсянников — один из основоположников гистофизиологического направления в морфологии, автор исследований нервной системы и органов чувств различных животных. Под редакцией М. Д. Лавдовского и Ф. В. Овсянникова было создано в 1887 г. первое в России фундаментальное руководство по гистологии.

казанская школа гистологов К. А. Арнштейном (1840 -1919) и его учениками собран богатейший материал по морфологии концевых нервных волокон и нервных узлов в различных тканях и органах (в мочевом пузыре, мочеточнике, половых органах, роговице, легком, пищеводе, коже и др. ).

киевская школа гистологов Кафедру гистологии в Киевском университете возглавил в 1868 г. П. И. Перемежко (1833 -1893). Исследования гистологов киевской школы были направлены на изучение развития зародышевых листков эмбриона, глаза, надпочечников, селезенки, поперечнополосатой и гладкой мускулатуры, а также строения различных органов — печени, щитовидной железы поджелудочной железы, костного мозга, кровеносных сосудов. П. И. Перемежко описаны фигуры митотического деления клеток.

томская школа гистологов А. С. Догель (1852 -1922) Первым ее заведующим был назначен прозектор Казанского университета, ученик профессора К. А. Арнштейна, доктор медицины Александр Станиславович Догель. Ему принадлежат классические работы по строению вегетативной нервной системы и классификации ее нейронов, иннервации органов чувств. Разработанный А. С. Догелем метод окраски нервной ткани позволил успешно исследовать различные отделы нервной системы и создать капитальные труды по нейрогистологии. А. С. Догель (1852 -1922)

в 1895 году заведующим кафедрой был назначен прозектор Казанского университета доктор медицины Алексей Ефимович Смирнов. Он был блестящим лектором, а лекцию по соединительной ткани читал в стихах. Его научные труды посвящены изучению мозжечка, симпатических ганглиев, нервных окончаний в сердце, почках, легких, зубах, мышцах, сухожилиях, склере глаза и других органах. А. Е. Смирнов (1859 -1910)

еще в екатерининскую эпоху академиком Эпинусом в Петербурге был создан первый ахроматический микроскоп. единственный русский оптотехник А. Л. Гершун умер в мае 1915 г. , что лишило Российскую науку и оптическую технику возможности не только развиваться в период первой мировой войны , но и существовать. первый отечественный расчет оптики микроскопа относится к 1919 -1920 гг. Это был школьный микроскоп Обуховского завода. в середине 30 -х годов 20 века на рынок был выпущен первый серийный советский микроскоп.

Иммерсионные системы были созданы в 60 -х годах XIX в. немецкими оптиками Гартнаком и Мерцем. Первый объектив водной иммерсии был применен Гартингом в 1981 г. , а в 1878 г. Аббе совместно со Стефенсоном изготовили масляный иммерсионный объектив.

Метод фазового контраста, разработан голландским физиком Ф. Цернике в 1935 г. Первые работы Цернике основывались на более ранних работах Аббе о механизме образования изображения в микроскопе. В 1941 году Келер и Лоос опубликовали результаты своих экспериментов, проводимых в лабораториях фирмы Цейсс

Метод микроскопии в темном поле впервые был предложен австрийскими учеными Р. Зигмонди и Р. Зидентопфом в 1903 г.

Первым продавцом микроскопов фирмы Цейсс в России был К. О. Бек — друг Карла Цейсса времен ученичества, который сначала работал в Киеве, а затем в Москве. В 1848 году в Россию был поставлен микроскоп Цейсс с порядковым номером 24, В декабре 1861 года — сложный микроскоп с порядковым номером 39 В феврале 1870 года в Санкт-Петербург был продан препарационный микроскоп с порядковым номером 2.