Лектор проф М Ю Капитонова Цели

Лектор – проф. М. Ю. Капитонова

Цели: Определить назначение, содержание, место гистологии, цитологии и эмбриологии в системе подготовки врача. Рассмотреть возникновение гистологии, эмбриологии как самостоятельных наук. цитологии и Охарактеризовать роль отечественных ученых в создании самостоятельных кафедр гистологии в России в 19 -ом веке. Определить особенности развития гистологии, цитологии и эмбриологии на современном этапе. Изучить методы исследования в гистологии: световая и электронная микроскопия, конфокальная лазерная микроскопия, гистохимия, иммуногистохимия, методы исследования живых клеток и тканей, количественные методы в гистологии (фотометрия, спектрофлуорометрия, денситометрия, морфометрия).

Раздел 1. 1 Гистология – это наука о строении, функциях, взаимодействии и развитии тканей, составляющих организм многоклеточных животных и человека. Histos – ткань, logos – учение (греч). Это фундаментальная медико-биологическая наука, изучающая микроскопическое и ультрамикроскопическое строение и жизнедеятельность тканей. Гистология описывает тканевой уровень организации живого.

Раздел 3. 1 Ткань – система клеток и их производных, объединенных общностью строения, происхождения и функций. Со времени Келликера и Лейдига (середина 19 го века) выделяют 4 вида тканей (эпителий, соединительная, мышечная и нервная ткани). Клетка – это главная тканеобразующая единица, но не единственный гистологический элемент. Общая гистология описывает тканевой уровень организации живого, а частная гистология (микроскопическая анатомия) – строение органов организма человека по системам.

Раздел 3. 1 Концепция тканей важна для медицины: Разные ткани дают разные виды опухолей (рак – это злокачественная опухоль из эпителиальной ткани). Некоторые болезни поражают определенный вид тканей (диффузные болезни соединительной ткани: системная красная волчанка и др. ) При повреждении каждая ткань имеет свой потенциал регенерации (высокий – эпителия, низкий – у нервной ткани).

Раздел 1. 1 Основателем гистологии (в конце 18 -го века) является французский анатом и физиолог Биша (Bichat), не использовавший микроскопический метод, хотя микроскоп к тому времени уже был изобретен.

Раздел 1. 1 Первый гистолог на планете Французский ученый Биша (Bichat 1771 -1802), Автор книги «Общая анатомия в приложении к физиологии и медицине» 1801 г. Автор первого определения тканей «простые структуры, сочетаясь по 4 -6 -8, образуют органы» . Выделил 21 вид тканей (костная, хрящевая, мышечная – но и «артерии» , «вены» , «волосы» ).

Раздел 1. 1 Термин «гистология» предложен через 17 лет после смерти Биша немецким морфологом Майером, применившим для описания тканей микроскоп.

Раздел 2. 1 Цитология – наука о структуре, функции и развитии клетки. Клетка – это элементарная структурнофункциональная и генетическая единица организма, составляющая основу его жизнедеятельности и обладающая всеми признаками живого: раздражимость, проводимость, сократимость, поглощение и усвоение, секреция, экскреция, дыхание, рост и размножение. Эукариотическая клетка – это система, состоящая из ядра и цитоплазмы, отграниченная от внешней среды плазматической мембраной. Цитоморфология, цитофизиология и цитохимия и цитогенетика – главные разделы цитологии.

Эмбриология – наука о закономерностях развития зародыша. Раздел 5. 1 Embryon – зародыш, logos – учение (греч. ) Эмбриогенез – это часть онтогенеза. Эмбриогенез тесно связан с прогенезом (развитие и созревание половых клеток) и ранним постнатальным онтогенезом. Для понимания онтогенеза необходимо знание филогенеза (биогенетический закон Э. Геккеля (середина XIX века) о повторении онтогенезом филогенеза в сжатой форме).

Возникновение и развитие гистологии как науки (домикроскопический период) (раздел 1. 1) Этап Предыстория гистологических представлений Макроскопическая гистология 18 -19 веков. Представители Аристотель, Гален (2 -ой век н. э. ), Гиппократ, Авиценна Биша, Майер, Меккель Сущность взглядов Ошибочность представлений Описывали отдельные органы их составные части Введено понятие ткани, дана 1 я классификация тканей В ткани выделены структуры органного характера

ЭТАПЫ СТАНОВЛЕНИЯ ГИСТОЛОГИИ. Раздел 1. 1 1667 год – Robert Hooke – создал микроскоп, рассмотрел клетки растений. 1590 – братья Янсен Ганс и Захариус – «медные дельфины» . 17 -18 век – Антон ван Левенгук (добавил окуляр, поднял увеличение до х300 -400, увидел движение клеток (эритроциты, спермии) Петр I, посетив Голландию, увидел движение эритроцитов, заказал Шепперу 1 -ый русский микроскоп (1698 г. ). Дальнейшее развитие микроскопической техники: М. Мальпиги описал разные виды клеток, но считал клетку одной из многих гистологических элементов (как волокна, трубочки, сосуды) Каспар Вольф – член Петербургской академии наук – первые попытки объяснить закономерности клеточного строения и происхождения клеток (первый эволюционист).

В 1839 году Шлейден и Шванн одновременно сформулировали клеточную теорию 1. 1 Клетки – элементарные единицы всего живого. Из клеток построены все животные и растительные организмы. Шлейден – теория цитобластемы: клетки возникают вокруг ядра путем концентрации глыбок и зерен (нарисовал почкование дрожжевой клетки, но неправильно объяснил. Теодор Шванн (1839) «Микроскопическое исследование соответствия в структуре и росте животных и растений» Сходство животных и растительных клеток, универсальность клеточного строения. Описал деление клеток, но не оценил его значение (процесс, обратный ассимиляции клеток. Описал взаимоотношения клеток, но свел свойства целостного организма к свойствам клеток.

Рудольф Вирхов – автор 1 -го учебника по патогистологии «Целлюлярная патология» . Он развил клеточную теорию. 1. 1 «свободное образование клеток по Шлейдену и Шванну – фантазия» , Вирхов создал теорию клеточного государства: клетки зависят друг от друга, но функционируют самостоятельно, хотя эта самостоятельность – относительна, Вирхов привел гистологические представления в соответствие с современными взглядами: в одну группу объединил соединительную, хрящевую и костную ткань, как содержащие и клетки, и межклеточное вещество. Труды Вирхова положили воззрениям в гистологии. конец механистическим

РАЗВИТИЕ И СТАНОВЛЕНИЕ ГИСТОЛОГИИ КАК НАУКИ (МИКРОСКОПИЧЕСКИЙ ПЕРИОД) 1. 1 Этап Представители Сущность взглядов Гистология в период становления клеточной теории Мальпиги, Вольф, Шлейден, Шванн, Вирхов (1 -я половина 19 века) Механицизм Создание представлений клеточной об автономтеории об ности клеток, универсальноошибочность сти клеточного представлений строения об их делении Келликер, Лейдиг (60 -е 90 -е годы); Первые учебники, современная классификация тканей (2113 - 8 -4). Возникновение морфофункциональных систем Ошибочность представлений Не учитывалось происхождение тканей

Этапы становления гистологии: 1. 1 К концу 19 века накапливаются данные о глубокой специфичности тканей высших организмов и человека, возникающей в ходе онтогенеза и обусловленной филогенетически. Ремак (в противоположность Келликеру и Лейдигу) – зародышевые листки отличаются по форме, структуре, и взаиморасположению клеток. Каждый дает начало определенным тканям. Геккель и Бар: эпителий – изначальная в онтогенезе ткань (генетическая классификация тканей). Гертвиг – учение о мезенхиме. Райхерт, Гис – учение о соединительной ткани и ее трофических функциях. Русская школа: М. В. Ломоносов (первый внедрил микроскоп), Шумлянский А. М. (1748 -1795) – описал капсулу почечного тельца. Тереховский М. М. – профессор анатомии и ботаники Петербургского сухопутного госпиталя – опроверг теорию самозарождения клеток и обосновал экспериментально.

1. 1 Трагическая личность – профессор Горянинов из Петербургской военномедицинской академии – за 5 лет до Шлейдена и Шванна изложил положения клеточной теории (1834 год), но не получил общественного признания.

1. 1 Преподавание элементов гистологии в России началось в Московском университете в конце 18 -го века. К. Э. Бэр (1792 -1826) –эмбриолог, зав. каф. сравнительной анатомии и физиологии – первым в России в 1841 году начал читать курс гистологии в Петербургской медикохирургической академии, который с 1852 г. выделен в отдельный курс. Кафедра гистологии в Медико-хирургической академии (1 -я в Петербурге) основана в 1868 г. (Н. М. Якубович – 1 -ый зав. каф. ).

1. 1 -В России 1 -я кафедра гистологии, эмбриологии и сравнительной анатомии на медицинском ( «лекарском» ) факультете появилась в Московском Университете по новому (3 -му, 1863 года) уставу Российских университетов в 1864 году (до этого элементы гистологии преподавались на кафедре анатомии – ординарный профессор Соколов, и физиологии – экстраординарный профессор П. Эйнбродт. Электив по сравнительной эмбриологии вел приват-доцент Ковальский. -В 1864 году кафедра гистологии оставалась вакантной, но доктор медицины А. И. Бабухин был отправлен на специализацию за границу, а в 1865 году он стал приват-доцентом кафедры, читавшим гистологию (физиология нервной и мышечной систем, развитие нервных волокон). Он стал последователем безвременно ушедшего профессора-физиолога Павла Эйнбродта, предвосхитившего выделение гистологии в самостоятельную академическую дисциплину. С 1869 года – Бабухин ординарный профессор кафедры гистологии. С 1891 г. зав. каф. гистологии – ученик Бабухина Огнев И. Ф. (диссертация по сетчатке).

1. 1 ! А. И. Бабухин (18271891), основатель московской школы гистологов (описал гистофизиологию мышечной и нервной ткани: развитие нервных волокон, строение сетчатки). 1 -я кафедра гистологии в России создана в Московском университете в 1864 г. Позднее в этом же году создана кафедра гистологии в Казанском университете.

1. 1 Кафедра гистологии в Медико-хирургической академии создана в 1868 г. и возглавлялась Н. М. Якубовичем (1817 -1879), описавшим тонкое строение ЦНС. С 1895 г. Кафедрой заведовал М. Д. Лавдовский (18461902), описавший регенерацию нервных волокон, автор 1 -го в России(с Ф. В. Овсянниковым) учебника по гистологии. Ф. В. Овсянников (1827 -1906) – в 1858 -1862 г. возглавлял кафедру физиологии и общей патологии на мед. факультете Казанского университета. Он основоположник экспериментальной физиологии и микроскопической анатомии в России (его ученик – И. П. Павлов). Он начинал преподавать гистологию на кафедре анатомии и физиологии Петербургского университета, а с 1894 г. – на вновь созданной кафедре гистологии. Один из основателей морфо-функционального направления (гистофизиология органов чувств).

РАЗВИТИЕ И СТАНОВЛЕНИЕ ГИСТОЛОГИИ КАК НАУКИ (МИКРОСКОПИЧЕСКИЙ ПЕРИОД) 1. 1 Этап Возникновение генетического подхода к гистологиче ским системам Представители Ремак, Геккель, Бэр, Гис, Гертвиг (конец 19 -начало 20 -го века). Бабухин, Огнев, Овсянников, Якубович, Лавдовский, Максимов, Догель, Перемежко. Хлопин, Заварзин, Елисеев, Клишов, Современ. Кнорре, Афанасьев, ный период Волкова, Кузнецов, Шахламов, Автандилов Сущность взглядов Классификации тканей на основе генетического подхода, подробное описание видов тканей. Переход на ультраструктурный уровень познания

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В ГИСТОЛОГИИ. 1. 2! Методы изучения живых тканей (культивирование in vitro – тканевая инженерия, изучение поведения внутриклеточных паразитов: вирусов, микоплазм). Методы изучения фиксированных тканей (светооптические и электронно-микроскопические). Светооптические методы микроскопического исследования: - Обычная световая микроскопия (окрашенных гистологическими красителями объектов) - темнопольная микроскопия (для живых неокрашенных объектов – микроорганизмов), микроскоп имеет специальный конденсор, делающий объект освещенным на темном фоне. - фазово-контрастная микроскопия использует оптическую систему, которая позволяет рассмотреть прозрачные объекты без окраски (например, живые объекты). Она основана на принципе, что луч, проходя через клетки и межклеточное вещество, имеющие разный показатель преломления, меняет свою скорость по-разному (т. е. меняется фаза световой волны). Структуры выглядят более темными или более светлыми. интерференционная (поляризационная+фазово-контрастная) микроскопия создает 3 -х-мерное изображение (используется оптика Номарского).

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В ГИСТОЛОГИИ. 1. 2! - Поляризационная микроскопия позволяет увидеть объекты, состоящие из высоко организованных молекул и, как следствие, обладающие двойным лучепреломлением: как коллаген, микрофиламенты и проч. В нем устанавливают два перпендикулярных фильтра, между которыми помещается объект. Если в объекте есть структуры с двойным лучепреломлением, то их ориентированные молекулы развернут ось света, исходящего от поляризатора, и будут выглядеть яркими на темном фоне. -Люминисцентная микроскопия. Люминисценция – это способность некоторых веществ, будучи облученными одной длиной волны, испускать излучение большей длины волны. Обычно при облучении УФ-лучами объекты испускают волны световой длины. Естественная (первичная) люминисценция – слабая. Вторичная (наведенная) – сильная (например, при обработке парами формалина адреналин флюоресцирует. Можно усилить флюоресценцию флюоресцирующими красителями (родамин). В микроскопе два параллельных фильтра (для фильтрации волн от источника и от объекта.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В ГИСТОЛОГИИ. Электронная микроскопия: - трансмиссионная ЭМ, как и световая, показываетт объект «на просвет» . ЭМ использует вместо светового луча поток электронов, испускаемых раскаленным катодом, которые частично проникают через объект (ультратонкий срез ткани), частично задерживаются им. Вместо линз у ЭМ – электромагнитные катушки. Изображение получается не на сетчатке, а на фотопластинке (прошедшие через объект электроны засвечивают ее) или на флюоресцирующем экране. Электронная микроскопия дает черно-белое изображение! (Черные структуры – электроноплотные, белые – электронопрозрачные). - сканнирующая ЭМ дает 3 -х-мерное изображение (на поверхность объекта напыляется металл, от которого под углом отскакивают электроны). Электронный микроскоп дает большее увеличение, чем световой микроскоп (свыше 100 тысяч раз) и большую разрешающую способность (0. 2 мкм – 3 нм), так как длина волны у пучка электронов гораздо короче, чем у светового пучка. 1. 3!

1. 3 МИТОЗ. АНАФАЗА. Трансмиссионная электронная микроскопия. x 10, 000. Сh – дочерние хромосомы, расходящиеся по полюсам клетки.

Деление клетки в культуре. Сканнирующая электронная микроскопия, х5. 000 Округлая клетка У нее появляется разделительная борозда Но узкий 1. 3 удлиняется Клетки отодвигаются друг от друга межклеточный мостик сохраняется до разделения

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В ГИСТОЛОГИИ 1. 2 Гистохимия – это метод окраски тканей, выявляющий наличие и локализацию в клетках или межклеточном матриксе определенных макромолекул (биохимия выявляет лишь наличие и количество веществ, но не локализацию). При окраске срезов образуется цветной продукт, который выявляется световым микроскопом. Например, нуклеиновые кислоты можно выявить реакцией Фельгена (окраска галлоцианином-хромовыми квасцами, ДНК и РНК окрашиваются в темно-красный цвет), липиды – суданом III (желтый цвет) или серебрением (осмированием) – черный цвет. Если до окраски по Фельгену обработать срез ферментом ДНКаза, расщепляющим ДНК, то после окраски окрашенными будут лишь РНК. Если обработать срез РНК-азой, то окраска будет обусловлена присутствием только ДНК. Такая предварительная обработка дает контроль гистохимических реакций.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В ГИСТОЛОГИИ 1. 2 Разновидность гистохимии – гистоэнзимология – устанавливает локализацию ферментов (энзимов) в структурах тканей (кислая фосфатаза «метит» лизосомы, ацетилхолинэстераза – нервную ткань – (используется для диагностики болезни Гиршпрунга. Количественная гистохимия с помощью фотометрии, денситометрии позволяет оценить количественно наличие веществ в структурах.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В ГИСТОЛОГИИ. 1. 2 Иммуногистохимия – более чувствительный и специфичный метод, чем рутинная гистохимия, где любая макромолекула (антиген )может быть выявлена с помощью антител. Например, лимфоциты Т-хелперы имеют на поверхности антигенный маркер CD 4+. Если обработать срез анти. CD 4+антителами, связанными с флюоресцирующим красителем (флюоресцином, например), то по свечению в люминисцентном микроскопе можно выявить все Т-хелперы, присутствующие на срезе. Описанный метод – это прямой иммуногистохимический метод. При непрямом методе флюоресцирующей меткой метят не первичное антитело, а вторичное антитело, которое является антителом к комплексу антиген-первичное антитело. Непрямой метод является более чувствительным. Иммуногистохимия применима как на микроскопа. (так же как и рутинная гистохимия) уровне светового, так и электронного

Тимус, гистологический препарат, окраска анти. CD 8+антителами (непрямой метод иммуногистохимии). Т-супрессоры (клетки, экспрессирующие на поверхности антиген CD 8+), имеют на поверхности темный ободок.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В ГИСТОЛОГИИ. 1. 2 Техника замораживания-скалывания: быстро замороженная в криоконсервантах ткань режется сверх-охлажденным лезвием – но ткань не режется, а ломается в местах наименьшего молекулярного связыввания, например между наружным и внутренним листком биомембран. Затем на поверхность скола напыляется металл, и реплика просматривается в электронном микроскопе. . Конфокальный лазерный микроскоп (световой) – позволяет независимо от толщины среза получить контрастное изображение и провести пространственную реконструкцию тканей. Лазерный луч сам производит оптический срез ткани на любом уровне. Это разновидность люминисцентной микроскопии. Морфометрия – метод количественной оценки изображения (определении площади, периметра, ровности контуров и проч. )