Лекция 1 Введение Предмет и задачи курса гистологии

Лекция 1. Введение. Предмет и задачи курса гистологии с основами цитологии и эмбриологии. Цитология. Методы изучения клетки.

Живой организм представляет собой целостную систему, в которой выделяются следующие уровни организации живой материи: клеточный – тканевой – органный – организменный

Каждый уровень структурной организации имеет многофункциональные особенности, отличающие его от других уровней.

Гистология (от греч. histos – ткань, logos –учение) – это наука о строении, развитии и жизнедеятельности тканей животных организмов.

Основным предметом гистологии являются ткани, которым присущи: общебиологические закономерности, свойственные живой материи; собственные особенности строения, развития, жизнедеятельности; внутритканевые (внутриуровневые) и межтканевые (межуровневые) связи. Ткани служат элементами развития, строения и жизнедеятельности органов и морфофукциональных единиц.

Ткани - это система клеток и неклеточных структур, объединившихся и специализировавшихся в процессе эволюции для выполнения важнейших функций в организме.

Производные клетки Симпласт Синцитий Матрикс

Известны 5 основных тканевых систем: 1. Нервная ткань 2. Мышечная ткань 3. Эпителиальная ткань 4. Соединительная ткань 5. Кровь. Для каждой из них характерны присущие именно им особенности строения, развития и жизнедеятельности.

РАЗЛИЧАЮТ: Общая гистология – собственно учение о тканях. Предметом являются общие закономерности, характерные для тканевого уровня организации и отличительные особенности конкретных тканей. Частная гистология – изучает закономерности строения, жизнедеятельности и взаимодействия различных тканей в органах на более высоких уровнях организации. Частная гистология служит основой для изучения микроскопического строения морфофункциональных единиц органов и органов в целом.

Цитология (от греч. kitos – клетка, logos - учение) - это наука о клетке. Она включает рассмотрение вопросов о строении и функциях клеток и их производных, их воспроизведении и взаимодействиях.

Общая цитология рассматривает общие принципы строения и физиологии клеточных структур. Частная цитология изучает особенности специализированных клеток в различных тканях и органах.

Эмбриология (от греч. émbrion – зародыш, logos - учение) – учение о зародыше, закономерностях его развития.

Становление гистологии, цитологии и эмбриологии как наук В истории учения о тканях различают 3 периода: I – домикроскопический (около 2000 лет)(с IV в. до н. э. и до середины XVII в. ) II – микроскопический (около 300 лет) III – современный (XX – XXI века)

I период – домикроскопический Является предысторией гистологической науки, основанной на гистологической технике Общие представления о тканях как об «однородных» частях организма, отличающихся друг от друга физическими свойствами (твердые мягкие), удельным весом (тонущие в воде - нетонущие) и т. д.

I период – домикроскопический Данная классификация тканей строилась на их внешнем сходстве и различии, так как представления о тканях складывались лишь на основании анатомического расчленения трупов. Поэтому в одну группу могли попасть нерв и сухожилие (нервная и соединительная ткани).

II период – микроскопический Начинается в середине XVII века, когда английский физик Р. Гук усовершенствовал микроскоп (1665). С этого года появилась возможность изучать тонкое строение тканей растений и животных. Первые микроскописты второй половины XVII в. (физик Р. Гук, анатом М. Мальпиги, ботаник Н. Грю, оптик-любитель А. Левенгук и др. ) с помощью микроскопа описали строение кожи, селезенки, крови, мышц, семенной жидкости и др.

II период– микроскопический Работы Роберта Гука и Антонио Ван Левенгука

II период – микроскопический Но: - случайный характер открытий, - несовершенство микроскопов, - метафизическое мировоззрение НЕ позволили в течение 100 лет сделать существенные шаги в познании закономерностей строения животных и растений, хотя появлялись попытки в виде теории ” «Волокнистого» и «зернистого» строения организмов“.

II период – микроскопический В конце XVIII – начале XIX в. петербургские и голландские ученые и мастера создали ахроматические микроскопы, которые сделали микроскопические наблюдения более достоверными. В XIX в. в клетках растений было описано ядро. Затем Я. Пуркинье описано ядро в яйцеклетке курицы, а затем и ядра в различных тканях животных. Он ввел понятие «протоплазма» , охарактеризованы форма нервных клеток, строение желез и т. д. Р. Броун сделал заключение о том, что ядро является обязательной частью растительной клетки.

II период – микроскопический Завершением этого периода стали исследования: - А. Дютроше, П. Ф. Горянинова, Г. Валентина (ученика Я. Пуркинье), Я. Генле (ученика И. Мюллера), М. Шлейдена и Т. Шванна, которые обобщили все предыдущие исследования и сформулировали Клеточную теорию.

Матиас Шлейден Теодор Шванн Рудольф Вирхов

III период - современный Характеризуется широким комплексным использованием многих методов исследования, и прежде всего электронной микроскопии, метода замораживания – скалывания, электронномикроскопической цитохимии, количественных методов и др.

Методы исследования в гистологии, цитологии и эмбриологии I. Методы микроскопирования гистологических препаратов d 0 = 1/2 λ d 0 наименьшее разрешаемое расстояние; λ длина волны света

1. СВЕТОВАЯ МИКРОСКОПИЯ а) Ультрафиолетовая микроскопия На темном фоне выделяются светящиеся объекты или части объекта. Метод основан на способности некоторых объектов излучать свет при ультрафиолетовом освещении. б) Флюоресцентная (люминесцентная) микроскопия Во флюоресцентной микроскопии падающее освещение исключается, и можно наблюдать лишь вторично излучаемый свет разной длины волны, использующий фосфоресценцию или флюоресценцию. Микроскопы такого типа применяются в биологии, а также в медицине - для диагностики (особенно рака).

1. СВЕТОВАЯ МИКРОСКОПИЯ в) Фазово-контрастная микроскопия Метод косого освещения, повышающий контраст объекта за счет образования градиента оптических фаз. Хоффмановский контраст пoзвoляeт нaблюдaть тpexмepнoe изoбpaжeниe живыx oбpaзцoв в плacтикoвыx чaшкax c выcoкoй чeткocтью, чтo дaeт pacшиpeнныe вoзмoжнocти для peшeния нaучныx и cпeциaльныx мeдицинcкиx зaдaч. За счет использования бoльших paбoчих paccтoяний и выcoких чиcлoвых колебаний света метод позволяет тoчнo oтcлeживaть движeние в пoлe зpeния, нaпpимep, пpи проведении микроманипуляций.

1. СВЕТОВАЯ МИКРОСКОПИЯ г) Интерференционная микроскопия Интерференционный микроскоп - это дальнейшее развитие фазово-контрастного микроскопа. В интерференционном контрастном микроскопе пучок света разделен таким образом, что которой контрольный пучок отклоняется на небольшое расстояние, обычно меньшее, чем диаметр дифракционного кружка. При таком методе получаются окрашенные изображения, дающие очень ценную информацию при исследовании живого материала.

1. СВЕТОВАЯ МИКРОСКОПИЯ д) Микроскопия в темном поле На темном поле выделяется светлый объект. Темнопольная микроскопия основана на способности микроорганизмов сильно рассеивать свет. Для темнопольной микроскопии пользуются обычными объективами и специальными темнопольными конденсорами. У конденсоров темного поля затемнена центральная часть, поэтому объект освещается только косыми боковыми лучами

2. ПОЛЯРИЗАЦИОННАЯ МИКРОСКОПИЯ Поляризованный свет позволяет выявлять структуру объектов, лежащую за пределами обычного оптического разрешения. При наблюдении анизотропных объектов (это минералы, угли, некоторые животные и растительные ткани и клетки, искусственные и естественные волокна) используются их поляризационные свойства. В микроскоп помещается поляризатор (перед осветительной системой) и анализатор (после объектива). Поляризатор пропускает к предмету только поляризационный свет с определенными свойствами. В случае, когда сам предмет создает поляризацию, он может изменять плоскость поляризации падающего света, так что видимый образ может порождаться анализатором.

2. ПОЛЯРИЗАЦИОННАЯ МИКРОСКОПИЯ При скрещенных поляризаторе и анализаторе в темном поле зрения микроскопа видны темные, светлые или окрашенные анизотропные элементы объекта. Вид этих элементов зависит от положения объекта относительно плоскости поляризации и от величины двойного лучепреломления.

3. ЭЛЕКТРОННАЯ МИКРОСКОПИЯ В электронном микроскопе используется поток электронов, с более короткими, чем в световом микроскопе, длинами волн. Разрешаемое расстояние в 100 000 раз меньше, чем в световом микроскопе. В современных электронных микроскопах разрешаемое расстояние составляет около 0, 1 -0, 7 нм.

Виды электронных микроскопов

II. Методы исследования фиксированных клеток и тканей Основным объектом исследования являются гистологические препараты, приготовленные из фиксированных структур. Препарат может представлять собой мазок (например, мазок крови, костного мозга, слюны, цереброспинальной жидкости и др. ), отпечаток (например, селезенки, тимуса, печени), пленку из ткани (например, брюшины, плевры, мягкой мозговой оболочки), тонкий срез.

II. Методы исследования фиксированных клеток и тканей Процесс изготовления гистологического препарата для световой и электронной микроскопии включает следующие основные этапы: взятие материала и его фиксация; уплотнение материала; приготовление срезов; окрашивание и контрастирование срезов; для световой микроскопии необходимо заключение срезов в бальзам или другие прозрачные среды.

III. Методы исследования живых клеток и тканей Изучение живых клеток и тканей позволяет получить наиболее полную информацию об их жизнедеятельности – проследить: - движение, - процессы деления, разрушения, роста, дифференцировки и взаимодействия клеток, - продолжительность их жизненного цикла, - реактивные изменения в ответ на действие различных факторов.

III. Методы исследования живых клеток и тканей Прижизненное исследование клеток в организме (in vivo) проводится с помощью специальных просвечивающих микроскопов – иллюминаторов (например исследование динамики циркуляции крови в микрососудах); Витальное и суправитальное окрашивание - клетки и ткани окрашиваются краситель, который окрашивает структуры избирательно; Исследование живых клеток и тканей в культуре (in vitro) является одним из самых распространенных методов, когда образцы тканей помещаются в сосуды, содержащие специальную питательную среду;

III. Методы исследования живых клеток и тканей Клеточные гибриды образуются при слиянии двух клеток различных типов (гетерокарион – клетка с 2 ядрами); Гибридомы (гибрид – клетка с геномом от 2 разных клеток, ома – окончание в названиях опухолей) - клеточные линии гибридом используют для получения мононуклеальных антител; Технология рекомбинантных ДНК – классические генетические методы позволяют изучать функцию генов, анализируя фенотипы мутантных организмов и их потомства.

IV. Методы исследования химического состава и метаболизма клеток и тканей Цито- и гистохимические методы; Эти методы позволяют локализацию различных химических веществ в структурах клеток, тканей и органов. Радиоактивные изотопы ; при распаде ядра испускают заряженные частицы (электроны) или излучение ( например гамма-лучи), которые можно зарегистрировать в специальных приборах.

IV. Методы исследования химического состава и метаболизма клеток и тканей Метод радиоавтографии ; дает возможность наиболее полно изучить обмен веществ в разных структурах. Методы иммунофлюоресцентного анализа. Применение антител. Антитела – защитные белки, вырабатываемые плазмоцитами (производными В-лимфоцитов) в ответ на действие чужеродных веществ (антигенов). Каждая клетка организма имеет специфический антигенный состав, который главным образом определяется белками.

V. Методы фракционирования клеточного содержимого • Ультрацентрифугирование - этот метод позволяет разделить на органеллы и макромолекулы.

V. Методы фракционирования клеточного содержимого Хроматография широко используется для фракционирования белков; Электрофорез позволяет разделить белковые молекулы с различным зарядом при помещении их водных растворов в электрическом поле.

VI. Количественные методы В настоящее время наряду с качественными методами разработаны и применяются методы, которые определяют содержание различных веществ в клетках и тканях. Особенность заключается в возможности изучения концентрации и содержания химических компонентов в конкретных структурах клеток и тканей.

VI. Количественные методы Цитоспектрофотометрия– метод количественного изучения внутриклеточных веществ по их абсорбционным спектрам; Цитоспектрофлюориметрия– метод количественного изучения внутриклеточных веществ по спектрам их флюоресценции или по интенсивности флюоресценции на одной заранее выбранной волне; Интерферометрия– позволяет оценить сухую массу и концентрацию плотных веществ в живой и фиксированной клетках.

VII. Методы анализа изображенных клеточных и тканевых структур Полученные изображения микрообъектов в микроскопе, на телевизионном экране дисплея, на электронных микрофотографиях могут подвергаться специальному анализу – выявлению морфометрических параметров и их статистической обработке. Морфометрические методы позволяют определять с помощью специальных сеток число любых структур, их площади, диаметры и др. Есть ручные и автоматические.