Доктор медицинских наук профессор Заслуженный деятель науки РФ

Доктор медицинских наук, профессор, Заслуженный деятель науки РФ Александр Иванович Рыжов – профессор кафедры

Доктор медицинских наук Алексей Валерьевич Потапов - профессор кафедры

Доктор медицинских наук Александр Владимирович Герасимов - профессор кафедры

Доктор медицинских наук Анатолий Владимирович Солонский - профессор кафедры

Доктор медицинских наук Елена Юрьевна Варакута – профессор кафедры

Кандидат медицинских наук Ирина Станиславовна Малиновская - доцент

Кандидат медицинских наук Витта Петровна Костюченко – старший преподаватель

Кандидат медицинских наук Лилия Рамильевна Мустафина - старший преподаватель

Кандидат медицинских наук А. А. Жданкина - ассистент, докторант

Елена Павловна Михуля - старший лаборант

Доктор медицинских наук, профессор Сергей Валентинович Логвин – зав. кафедрой

Помещения кафедры § § § § Учебные комнаты Кабинеты преподавателей Лаборантская Компьютерный класс Гистологическая лаборатория Лаборатория электронной микроскопии Музей

Требования к студентам: § Форма: белый халат, сменная обувь § Альбом для рисования, карандаши § Посещение лекций, занятий § Пропуски ОТРАБАТЫВАЮТСЯ § ЗНАНИЯ!!!

Гистология гр. histos – ткань, logos – учение - наука, изучающая закономерности развития, строения и функции тканей, их взаимодействие в животных организмах.

Термин ТКАНЬ ввел французский анатом и физиолог Биша Мари Франсуа Ксавье (1771 – 1802)

Он проводил анатомические исследования текстуры различных слоев и структур организма. Дал название более 20 видам тканей. В настоящее время гистологи выделяют 4 основных вида тканей.

Иерархические уровни организма § Организменный уровень – организм выступает как единое целое в процессе онтогенеза. § Системоорганный – охватывает системы органов, объединенных общностью функции (например: пищеварительная, сердечнососудистая и др. ). § Органный – представляет органы, состоящие из нескольких тканей, которые объединены для выполнения общей функции.

§ Тканевый – ткани, представляющие совокупность клеток и межклеточного вещества, объединенных общей функцией, строением и эмбриональным происхождением. § Клеточный – основная единица – клетка.

§ Субклеточный – представляет компоненты клетки: органеллы, ядро, включения и др. § Молекулярный уровень - молекулярный состав субклеточных единиц.

Объекты разных медико – биологических дисциплин § Организменный, системоорганный и органный уровни изучает анатомия; § тканевый – гистология; § клеточный – цитология; § субклеточный и молекулярный – молекулярная биология, биохимия.

общая (изучает ткани) Гистология частная (изучает микроскопическое строение органов)

Гистология тесно связана с цитологией, т. к. клетка – структурная единица ткани

Гистология тесно связана с эмбриологией – наукой о развитии зародыша.

Точное название кафедры – гистологии, эмбриологии и цитологии

Изучает иерархические уровни от молекулярного до системоорганного

Учебные планы II семестр (весенний) – цитология, общая гистология III семестр (осенний) – частная гистология, эмбриология Аудиторных занятий – 186 часов 74 ч. – лекции 112 ч. – практические занятия Экзамен

Связь гистологии с медико – биологическими и клиническими дисциплинами § С анатомией – изучение микроскопического строения органов; § с физиологией – изучение функции клеток и тканей (гистофизиологическая направленность);

§ с биохимией и биологией клетки – изучение химизма клетки, локализацию химических соединений, обменных процессов; § с генетикой – изучение структуры хромосом, экспрессии генов на клеточном уровне; ядра,

§ с иммунологией – изучение иммунокомпетентных клеток; § гистология – фундамент для клинических дисциплин.

Гистология для практической медицины § Цитодиагностика – изучение мазков крови, костного мозга, слюны, спинно -мозговой жидкости, мочи, влагалищных мазков и т. д.

§ Биопсия – прижизненное взятие ткани для гистологического исследования с целью диагностики заболеваний.

Задачи современной гистологии Организм – «клеточное государство» Гистология изучает структуру клеточных сообществ Рудольф Вирхов

1. Изучение закономерностей строения, функций и развития тканей. 2. Изучение межклеточных и межтканевых взаимодействий, роли нервной, эндокринной, иммунной систем в их регуляции. 3. Исследование возрастных изменений тканей.

4. Изучение реактивности и адаптации тканей и клеток при экстремальных воздействиях. 5. Изучение регенерации тканей в норме и патологии. Регенерация костной ткани

§ Исследование системы «мать – плод» и особенностей эмбриогенеза человека. 7. Разработка общей теории предмета, отражающей эволюцию тканей и закономерности гистогенеза.

Гистологические методы – инструмент для выполнения научных исследований на стыке с клиническими специальностями.

Методы гистологических и цитологических исследований, виды микроскопии Гистологическая техника (микротехника) - комплекс методических приемов, используемых при изготовлении препаратов клеток и тканей для их микроскопического исследования.

Микроскопическое изучение тканей может проводиться двумя путями: § Исследование живых клеток и тканей; § Исследование неживых клеток и тканей, сохраняющих структуры благодаря специальным приемам фиксации.

§ Прижизненное или витальное (vita – жизнь) окрашивание клеток и тканей экспериментальных животных, которым в кровяное русло или брюшную полость вводят красители, а затем исследуют их локализацию в клетках и тканях; § Суправитальное окрашивание живых клеток, выделенных из организма.

Световая микроскопия § Основной метод исследования тканей и клеток, использующий спектр видимого света § 1 мкм = 0, 001 мм; § 1 нанометр (нм) = 0, 001 мкм = 0, 000 001 мм

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.

§ Разрешающая способность – наименьшее расстояние между двумя точками, которые видны раздельно. dо = ½ λ dо - разрешаемое расстояние λ - длина волны

§ Видимый спектр - 400 -700 нм § Разрешаемое расстояние - 200 нм (при использовании иммерсии) Максимальное увеличение до х 2500

СВЕТОВЫЕ МИКРОСКОПЫ С отраженным светом Обычный ультрафиолетовый С проходящим светом флуоресцентный микроскоп Цитофотометр ультрафиолетовый свет монохроматический свет Широкопольный микроскоп Темнопольный микроскоп Обычный свет Фазовоконтрастный микроскоп Интерференционный микроскоп Поляризационный микроскоп Поляризованный свет

Широкопольная микроскопия § Поле наблюдения равномерно и широко освещается с помощью конденсора. § Изображение является результатом различного поглощения света участками окрашенного гистологического среза.

Продольный срез через все тело мыши, окрашенный гематоксилином - эозином

Темнопольная микроскопия § Для изучения живых клеток и бактерий § Прямые лучи не проходят в объектив, а только периферические лучи, которые формируются диафрагмой или специальным темнопольным конденсором и падают на препарат под косыми углами.

§ Освещение сбоку на фоне темного поля § Светятся мельчайшие частицы (0, 2 мкм)

Ультрафиолетовая микроскопия § Используется ультрафиолетовый спектр длиной волны 250 нм § Разрешающая способность порядка 0, 1 мкм § Используется для цитофотометрии и флюоресцентной микроскопии

Флуоресцентная (люминесцентная) микроскопия § Объект облучают ультрафиолетовыми лучами, которые возбуждают флуоресцентные вещества к излучению света видимой частью спектра. § Позволяет судить о химическом составе вещества.

Различают: § первичную флуоресценцию – ею обладают некоторые пигменты (хлорофиллы), витамины (А, В 2) § Вторичную флуоресценцию – после обработки специальными красителями флуорохромами: акридиновый оранжевый, флуоресцин, аурамин, родамин и др. )

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.

В тонкослойном церивкальном биоптате заметно хламидийное включение в цилиндрической эпителиальной клетке. Включение прижимает ядро к основанию клетки. Толуидиновый синий О окраска, фазово-контрастная микроскопия, увеличение Х 1000 (Courtesy of J Swanson).

Интерференционная микроскопия § Для изучения живых клеток, их массы, концентрации веществ в них. Принцип работы: световой пучок расщепляется комплексом линз, один пучок идет через гистопрепарат, другой мимо. Затем оба пучка собираются, и возникает интерференционное изображение.

Поляризационная микроскопия § 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)

Гистохимия - раздел гистологии, посвященный анализу химической природы компонентов тканей с помощью микроскопических методов. Примеры: Отложения аномального гликогена в ядрах гепатоцитов при сахарном диабете. ШИК-реакция+гематоксилин. Интенсивность окрашивания слоя одонтобластов при физиологической регенерации дентина в зубном зачатке, РНК. Окраска по Браше

Иммуногистохимия Раздел гистохимии , посвященный микроскопической локализации эндогенных протеинов на основе реакции антиген-антитело. Использует технику иммунофлуоресцентной микроскопии и меченных антител с помощью ферритина, пероксидазы хрена и др.

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

Электронная микроскопия § Первый электронный микроскоп сконструировали в 1931 г. Кнолл и Руска в Германии (Руска удостоен Нобелевской премии по физике в 1986 г. ) § Для биологических целей используется с 1950 г. , к этому времени научились готовить ультратонкие срезы.

§ 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. Для биологических объектов разрешение ЭМ на практике составляет 2 нм. Увеличение до 1 млн, на практике 50 – 100 тыс.

Трансмиссионная (просвечивающая) электронная микроскопия Подготовка объекта - фиксация в глутаральдегиде и OSO 4 дегидратация в спиртах возрастающей крепости; - заливка в эпоксидные смолы (эпон, аралдит)

- изготовление ультратонких срезов толщиной 0, 05 – 0, 1 мкм на ультратоме с помощью алмазных или стеклянных ножей; - размещение на медной сетке и контрастирование солями свинца.

Трансмиссионная электронная микрофотография клеток исчерченного протока поднижнечелюстной железы крысы.

Сканирующая электронная микроскопия § Дает трехмерное объемное изображение § Объект фиксируют, высушивают в вакууме, напыляют тонким слоем золота § Тонкий пучок электронов пробегает по поверхности золотой реплики, отражается, информация передается на электронно-лучевую трубку.

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.

Высоковольтная электронная микроскопия § Ускоряющее напряжение 1 - 3 млн В § Позволяет исследовать срезы толщиной 1 -10 мкм, более высокая разрешающая способность.

Метод замораживания - скалывания Клетки замораживают при температуре жидкого азота (196 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.

Метод замораживания - травления Сходен с предыдущим методом. Но после скалывания перед напылением платиной объект помещают в вакуум при T= -100 о. С. Удаляются кристаллы льда и обнажаются новые детали, невидимые при простом замораживании – скалывании.

Культура тканей и клеток § Выращивание клеток вне организма в стеклянных камерах с искусственными питательными средами (in vitro) § Ткани обрабатывают трипсином, коллагеназой для разрушения межклеточных связей § Изолированные клетки в питательной среде растут, развиваются. Они могут давать клеточные клоны – генетически идентичные клетки от одной клеткипредшественника

§ Клетки млекопитающих после определенного числа делений погибают , например клетки кожи человека делятся 50 -100 раз § В культуре могут появиться мутантные клетки, делящиеся бесконечно и образующие клеточные линии

Микрургия (микроскопическая хирургия) § Осуществляется с помощью микроманипулятора под микроскопом § Клетку разрезают, извлекают ее части, пересаживают ядро от одной клетки к другой.

§ Используют микропучки лазера, позволяющие инактивировать или разрушать любую часть клетки – ядрышко, отдельные хромосомы и др.

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

§ При определенной обработке две различные клетки (например, эритроцит курицы и лимфоцит человека) могут сливаться – образуется двуядерная клетка гетерокарион § Гетерокарион у близкородственных клеток (например, мыши и хомяка) может вступать в митоз, хромосомы объединяются в одну метафизарную пластинку § Образуются истинно гибридные клетки

§ Англичанин Г. Харрис впервые получил гетерокарионы из клеток мыши и человека § Гибридная клетка «мышь-человек» теряет большинство хромосом человека § Это явление используется для картирования и локализации генов в геноме человека (например, инсулин синтезируют только гибридные клетки с 11 -ой хромосомой человека)

Методы морфометрии и стереометрии § Измерение размеров клетки, диаметра и объема ядра, удельного объема органелл в клетке и др. § Данные обрабатываются статистически и дают полный «портрет клетки в цифрах» Пример стереометрии -метод точечного счета

§ Определение удельного объема VV § Поверхностной плотности SV

История развития гистологии В истории учения о тканях и микроскопическом строении органов выделяют три периода: § l-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 XX столетия).

Первый двухлинзовый несовершенный микроскоп сконструировали братья Ганс и Захарий Янсоны в 1590 г.

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 Микроскопическое строение древесины по М. Мальпиги Марчелло Мальпиги (1628 -1694, Италия)

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

Микропрепараты начала XIX века.

Иоганнес Мюллер НЕМЕЦКАЯ ГИСТОЛОГИЧЕСКАЯ ШКОЛА 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. Иоганнес Мюллер (1801 -1858, Германия)

ЧЕШСКАЯ ГИСТОЛОГИЧЕСКАЯ ШКОЛА Ян 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)

Именем ученого названы: § Грушевидные нейроны мозжечка (клетки Пуркинье) § Атипичные кардиомиоциты образующие проводящие волокна в желудочки сердца (волокна Пуркинье)

Итальянская гистологическая школа К. Гольджи (1844 -1926)

Испанская гистологическая школа С. Рамон-и-Кахал (1852 -1934) § Посвятил свою жизнь тщательному изучению при помощи метода Гольджи буквально всех частей нервной системы. § Он дал исчерпывающее описание архитектоники десятков различных структур мозга и в каждом случае идентифицировал и классифицировал разные клетки, показывал, как эти клетки связаны между собой. § Создал нейронную теорию, за что вместе с К. Гольджи в 1906 г. удостоен Нобелевской премии

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.

В РОССИИ преподавание гистологии ввел в Медико-хирургической Академии Санкт-Петербурга академик Карл Максимович Бэр § Заведовал кафедрой сравнительной анатомии и эмбриологии в 1841 - 1852 гг. § Описал 3 зародышевых листка, установил основные законы развития индивидуума

Кафедра гистологии медикохирургической академии одна из старейших в России. Ею заведовали выдающиеся ученые: § Профессор Максимов Александрович – автор унитарной теории кроветворения)

§ Академик Заварзин Алексей Алексеевич – основоположник эволюционной гистологии соединительной и нервной ткани, лауреат Государственной и Сталинской премий

Петербургская школа гистологов Кафедра гистологии открыта в 1864 г. Первый зав. кафедрой - Ф. В. Овсянников - основоположник гистофизиологического направления, автор исследований нервной системы и органов чувств. Под редакцией М. Д. Лавдовского и Ф. В. Овсянникова было создано в 1887 г. первое в России фундаментальное руководство по гистологии.

Московская школа гистологов Кафедра гистологии открыта в Московском университете А. И. Бабухиным (1827 -1891). Изучался гистогенез и гистофизиология 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.

Киевская школа гистологов Кафедру гистологии в Киевском университете возглавил в 1868 г. П. И. Перемежко (1833 -1893). Изучение развития зародышевых листков эмбриона, глаза, надпочечников, селезенки, поперечнополосатой и гладкой мускулатуры. П. И. Перемежко описаны фигуры митотического деления клеток.

Казанская школа гистологов В 1871 г. кафедру гистологии возглавил К. А. Арнштейн (1840 -1919). Им 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. ).

Томская школа гистологов Кафедра гистологии открыта в 1888 г. 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 (152 -1922)

§ Томский период деятельности проф. Догеля А. С – 7 лет (1888 -1895 г. ) § За эти годы опубликовал 45 научных работ в основном по сетчатке глаза § Описал горизонтальные и амакринные нейроны сетчатки, которые по предложению С. Рамон-и. Кахала назвали звездчатыми клетками Догеля § В 1894 г. избран членом-корреспондентом Петербургской академии наук (впоследствии Российской академии наук). Первым в университете и в Сибири удостоен этого звания § Впоследствии назначен членом комитета по присуждению Нобелевских премий

Рисунки А. С. Догеля

§ Был первым деканом (секретарем) медицинского факультета § Исполнял обязанности ректора университета § В 1895 г. переехал в Петербург, где получил заведование на 2 -х кафедрах гистологии – Петербургского университета – Женского Медицинского института.

В 1895 -1910 гг. заведующим кафедрой был выпускник Казанского университета доктор медицины, профессор 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)

Если я видел дальше других, то потому, что стоял на плечах гигантов Исаак Ньютон

Истинное достоинство подобно реке: чем она глубже, тем меньше издает шума Мишель де Монтень