Современная медицина состоит из множества направлений, ведь тело человека – это комплекс чрезвычайно сложных биологических систем.
Одно из медицинских направлений носит название гистологии. Что это за наука, какие органы находятся в сфере её внимания?
Что такое гистология?
Открыв любой медицинский справочник, мы без труда узнаем, что гистологией называют медицинскую дисциплину, которая занимается исследованиями тканей человеческого тела и организмов животных, их изменениями, наступающими в ходе болезней, а также воздействия различных препаратов и химических соединений. Тело человека состоит из пяти основных типов тканей:
— мышечной;
— соединительной;
— эпителиальной (покровной);
— нервной;
У каждой из этих тканей имеются характерные лишь для неё особенности строения, жизнедеятельности, обмена веществ на клеточном и межклеточном уровне. Зная нормальное состояние тканей и признаки патологических изменений, легко диагностировать болезни, которые никак не проявляют себя на ранних стадиях – например, начальные фазы онкологического заболевания.
Чтобы провести гистологическое исследование, необходимо взять образец интересующей врача ткани хирургическим способом, методом биопсии либо аутопсии. Эту науку нередко называют клеточной анатомией, так как она изучает строение клеток разных видов тканей.
Подготовка к гистологическому исследованию
Изучение взятого образца ткани происходит , но перед этим материал необходимо обработать, чтобы предотвратить его естественный распад и привести в удобный для исследования вид. Обработка включает ряд обязательных этапов:
— фиксацию при помощи формалина, спирта или пикриновой кислоты путём погружения образца в жидкость либо введения жидкости в сосуды;
— проводку, в ходе которой образец избавляется от воды и пропитывается парафином;
— заливку расплавленным парафином со специальными добавками, улучшающими эластичность материала, для получения твёрдого бруска, пригодного для дальнейшей работы;
— микротомирование, т.е. изготовление ряда тончайших срезов при помощи специального инструмента – микротома;
— окрашивание срезов специальными красителями, чтобы облегчить выявление структуры ткани;
— заключение каждого среза между двумя лабораторными стёклами, предметным и покровным, после чего их можно хранить в течение нескольких лет, не опасаясь порчи препарата.
После обработки проводится исследование взятого образца ткани различными способами при помощи микроскопа и прочих специальных приборов.
Методы гистологических исследований
На сегодняшний день существует ряд методов, позволяющих изучить различные аспекты жизнедеятельности клеток исследуемой ткани:
— оптическая микроскопия, т.е. осмотр тканевых срезов при помощи обычного микроскопа в естественном либо искусственном видимом свете;
— темнопольная микроскопия, т.е. изучение образца в наклонном световом луче;
— фазово-контрастное исследование;
— люминесцентное и флуоресцентное микроскопическое исследование с окрашиванием образца специальными веществами;
— интерференционное исследование при помощи специального интерференционного микроскопа, облегчающего количественную оценку ткани;
— изучение при помощи электронного микроскопа;
— исследование образцов в ультрафиолетовом свете;
— исследование в поляризованном свете;
— радиоавтографическое исследование;
— цитоспектрофотометрическое исследование;
— применение иммуноцитохимических методик;
— метод культуры клеток;
— микрохирургическое исследование.
Совокупность нескольких методов даёт достаточно полную картину состояния обследуемого органа, что позволяет точно диагностировать заболевание и назначить соразмерное лечение. Это особенно важно при подозрении на онкологическое заболевание, когда от своевременности начала лечения нередко зависит жизнь больного.
Что можно обнаружить при гистологическом исследовании?
Современная медицина широко использует гистологические исследования для диагностики заболеваний, так как они дают чрезвычайно много информации о состоянии исследуемого органа. Изучение образца ткани позволяет выявить:
— воспалительный процесс в острой либо хронической фазе;
— расстройства кровообращения – наличие тромбов, кровоизлияний и т.д.;
— новообразования, с определением их характера – доброкачественности либо злокачественности, а также выявить степень развития опухоли;
Информация, полученная путём гистологического исследования, позволяет достоверно диагностировать заболевания на любых стадиях, устанавливать с самой высокой точностью, насколько далеко зашел патологический процесс либо насколько эффективным было назначенное лечение.
Помимо изучения образцов, взятых у больных, проходящих лечение, гистологи исследуют ткани умерших людей, особенно в случаях, когда есть причины сомневаться в поставленном при жизни диагнозе, либо когда нужно точно установить причину смерти.
Заранее извиняюсь:3
Лекция №1: Введение. Биологическая характеристика живого организма
I. Анатомия (от греч. Anatemno – рассекать) – наука о форме строения и развитии организма.
Физиология (physis – природа, logos – наука) – наука о закономерностях, процессах жизнедеятельности живого организма, его органной, тканей, клеток.
Для изучения строения тела человека и его функций используются методы двух групп.
1 группа: методы изучения строения тела на трупной материале.
2 группа: методы изучения строения тела на живом человеке.
1 группа:
· рассечение, с помощью инструментов
· метод вымачивания трупов в воде или специальной жидкости долгое время для выделения скелета и отдельных частей
· метод распиливания замороженных трупов (Придумал Пирогов)
· метод коррозии – изучение кровеносных сосудов и других трубчатых образований
· инъекционный метод изучения полых органов с использованием красящихся веществ
· микроскопический метод
Микроскоп
Световой электронный
Сканирующий просвечивающий
2 группа:
· рентгенологический метод и его модификации
· саматоскопический метод (визуальный осмотр)
· антрополотрический метод (путём измерения, пропорций)
· эндоскопический метод (использование светооптики)
· ультрафиолетовое исследование
· современные методы
Методы исследования физиологии:
· метод экстирпации с последующими наблюдениями и регистрацией полученных данных
· фИстульный метод – определяет секреторную функцию органов
· метод катетеризации - для изучения процессов в сосудистом русле, протоках эндокринных желез
· метод денервации - для изучения взаимосвязи органа и нервной системы
· современные методы исследования (ЭКГ)
В анатомии принята латинская терминология.
Совокупность анатомических терминов – анатомическая номенклатура.
| Medianus | Срединный |
| Sagitalis | Сагиттальный |
| Frontalis | Передний, фронтальный |
| Transversalis | Поперечный, трансверзальный |
| Medialis | Лежащий ближе к середине |
| Medius | Средний |
| Intermedius | Промежуточный |
| Lateralis | Боковой, дальний от середины |
| Anterior | Передний |
| Posterior | Задний |
| Ventralis | Брюшной |
| Darsalis | спинной |
| Internus | внутренний |
| Externus | Наружный |
| Dexter | Правый |
| Sinister | Левый |
| Longitudinalis | Продольный |
| Cranialis | Черепной, головной |
| Caudalis | Ближе к хвосту |
| Neperior | Верхний |
| Inferior | Нижний |
| Superfecialis | Поверхностный |
| Profundos | Глубокий |
| Proximalis | Лежащий ближе к сердцу |
| Distalis | Лежащий дальше от сердца (в стоматологии - боковой) |
3 вида плоскостей:
1. Горизонтальная плоскость - делит человека на верхнюю и нижнюю половину.
2. Фронтальная плоскость – делит тело человека на передние и задние части.
3. Сагиттальная плоскость - проходит спереди назад. Делит человека на левую и правую части. Если она проходит строго посередине – серединная плоскость.
II Цитология
Клетка – элементарная структурно-функциональная единица организма, способна к самовоспроизведению и развитию.
Строение клетки
Все клетки имеют сложное строение.
Компоненты
Поверхностный
Аппарат цитоплазма ядро
 |
|||
органеллы:
Митохондрии включения Гиалоплазма
Эндоплазматическая сеть (ЭПС) (жидкое содержимое клетки)
Комплекс Гольджи (КГ)
Лизосомы
Микротрубочки
Клеточная оболочка (цитолемма, плазмолемма):
Представляет собой мембрану, образованную бислоем фосфолипидов. Ориентирован так, что гидрофобные остатки жировых кислот внутри, а гидрофильные головки снаружи.
Между молекулами фосфолипидов есть молекулы различных белков и холестерина.
Участки молекул белков, выступающих над внешней поверхностной мембраной, могут быть связаны с молекулами олигосахаридов, которые образуют рецепторы.
Функции клеточной оболочки:
· Барьерная
· Интегративная
· Рецепторная
· Транспортная
Ядро:
· Обычно имеет сферическую форму
· Окружено ядерной оболочкой – кариолеммой, состоящей из двух мембран с порами.
· Жидкое содержимое ядра – кариоплазма.
· В кариоплазме размещаются: хромосомы – гигантские нитевидные структуры, образованные макромолекулами ДНК и специфическими белками.
· В ядре плавает ядрышко
· Отвечает за синтез рибосомной ДНК.
Функции ядра:
· хранение генетической информации
· реализация генетической информации
· передача генетической информации
Эндоплазматическая сеть:
это система тончайших канальцев и уплощённых мешочков (цистерн), окруженных мембраной.
Различают гладкую (агранулярную) и шероховатую (гранулярную) эндоплазматическую сеть, на мембранах которой расположены рибосомы.
Рибосомы - нуклеопротеидные частицы, состоящие на 60-65% из РНК и на 30-35% из белка. Соединяясь с информационной РНК, рибосомы образуют комплексы, обеспечивающие биохимический синтез белка из аминокислот.
Функции гранулярной (шероховатой) ЭПС:
· синтез белков
· модификация белков
· накопление белков
· транспортировка белков
Функции агронулярной (гладкой) ЭПС:
· синтез липидов и холестерина
· синтез гликогена
· детоксикация вредных веществ
· накопление ионов кальция Ca 2+
Митохондрии:
· имеют форму туфельки, окружённую двумя мембранами
· внутри образуются кристы, на которых прикрепляются ферментные комплексы.
· внутри митохондрий собственная ДНК и рибосомы
· функция: энергетическая (синтез АТФ)
Комплекс Гольджи: состоит из сети уплощённых мешочков (цистерн), собранных в стопки.
Функции КГ:
· синтез полисахаридов
· синтез гликопротеидов (слизь)
· процессинг молекул
· накопление продуктов синтеза
· упаковка
· формирование лизосом
Лизосомы:
· органеллы, имеющие форму округлых пузырьков, окружённых мембраной
Функции лизосом:
· Внутриклеточное пищеварение
· Лизис микроорганизмов и вирусов
· Очистка клеток от утративших своё функциональное значение структур и молекул
Микротрубочки:
Функции:
· Транспорт веществ и органелл
· Образование веретена деления
· Образуют центриоли, реснички и жгутики
Включения: состоят из продуктов жизнедеятельности клетки, которые откладываются про запас и долгое время не включаются в активный обмер (жиры, гликоген), или подлежат удалению.
III Гистология (наука о тканях)
Ткань - совокупность клеток и внеклеточных структур, объединённых единством происхождения, строения и функций.
Виды тканей:
· Эпителиальная (покровная)
· Соединительная
· Мышечная
· Нервная
Покровная ткань:
Покрывает поверхность тела и выстилает слизистые оболочки. Отделяет организм от внешней среды. Так же образует железы.
Функции:
· Защитная функция (эпителий кожи)
· Обмен веществ (эпителий кожи)
· Выделение (эпителий почек)
· Секреция и всасывание (эпителий кишечника)
· Газообмен (эпителий лёгких)
Строение:
· Эпителиальные клетки располагаются плотно друг к другу в виде пласта на базальной мембране.
· Сосудов нет
· Питание осмотическое через базальную мембрану из-под лежащей соединительной ткани
· Особенности: клетки обладают высокой регенеративной способностью
классификация
Покровный (поверхностный) эпителий жилистый эпителий
(образует железы)
Однослойный Многослойный
ороговевающий (кожа) неороговевающий переходная (мочевой пузырь)
(слизистая полость рта)
Соединительная ткань
Строение:
· Клетки не образуют пласта
· Состоит из клеток и межклеточного вещества. К ним относятся основное вещество и волокна
· Иннервация и кровоснабжение достаточно
Функции:
· Опорная (хрящи и кости)
· Защитная (кровь и лимфа)
· трофическая (кровь и лимфа)
Классификация:
1. Собственносоединительная ткань
· Рыхлая волокнистая соединительная ткань
· Плотная волокнистая соединительная ткань
2. Соединительная ткань со специальными свойствами
· Ретикулярная
· Пигментная
· Жировая
3. Твёрдые скелетные
· Хрящевая
· Костная
4. Жидкие соединительные ткани
Рыхлая волокнистая соединительная ткань:
Встречается:
· в прослойках дольчатых органов
· в промежутках между органами
· сопровождает сосудисто-нервные пучки
Представлена клетками:
· фибробластами
· макрофагами
· плазмацитами
· тучными клетками
есть ещё и волокна:
· коллогеновые
· эластичные
· ретикулярные
Плотная волокнистая соединительная ткань:
характеризуется небольшим количеством клеток и основного вещества. Много волокон
1. Оформленная: содержит волокна, идущие в различных направлениях, образуя сетчатый слой кожи
2. Неоформленная: характеризуется расположением волокон параллельно друг другу с образование пучков. Эта ткань образует сухожилия и связки.
Соединительная ткань со специальными свойствами:
· Ретикулярная ткань – образует кроветворные органы
· Пигментная ткань – образована пигментными клетками. Образует радужку и сетчатку.
· Жировая ткань – клетки называются липоциты. Образуется под кожей, под брюшиной.
Твёрдые ткани:
· Хрящевая ткань – клетки хондроциты . Межклеточное вещество - коллогеновые волокна, эластические волокна.
Виды хрящей:
· Геолиновый (суставы костей, хрящей гортани, хрящевая носовая перегородка)
· Эластический (ушная раковина)
· Волокнистый (межпозвоночные диски, височ. нижнечелюстной сустав)
ЛЕКЦИЯ: ГИСТОЛОГИЯ – НАУКА О ТКАНЯХ. 1. Введение в предмет, определение гистологии как науки. 2. Методы исследования в гистологии. 3. Краткая история развития.
Гистология - это раздел морфологии человека и животных, два раздела которой вы начали изучать в прошлом году. Вы освоили материал по анатомии человека в составе курса «Биология человека» и дисциплину «Цитология» . Эти два курса помогли вам получить знания о макроскопическом уровне структурной организации организма человека, а также углубить свои знания по структурнофункциональной организации клетки, которая является элементарной единицей жизнедеятельности растительных и животных организмов. Но (!) между двумя упомянутыми уровнями организации организма – макроскопическим (анатомия) и!!! ультрамикроскопическим (цитология) существует микроскопический уровень, которым занимается наука, получившая название гистология (hystos – ткань).
Объектом исследования гистологии являются ткани, представляющие собой комплексы клеток и межклеточного вещества, образующие различные органы организма. Гистология возникает на основе анатомии человека с введением для исследования изучаемых объектов микроскопа. Гистология – это микроскопическая анатомия, в которой, кроме метода рассечения объекта, для более детального его изучения используется микроскоп. Гистология - это наука, изучающая закономерности развития, строения и функции тканей, а также межтканевые взаимодействия, в историческом и индивидуальном развитии человека и многоклеточных организмов. Объект гистологии ткани - представляют собой филогенетически сложившиеся, топографически и функционально связанные клеточные системы и их производные, из которых образованы органы.
НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ В ГИСТОЛОГИИ ГИСТОФИЗИОЛОГИЯ ГИСТОМОРФОЛОГИЯ Изучает динамику процессов, происходящих в тканях, включая онтогенез, широко пользуется экспериментом Исследует структурную организацию тканей с помощью светового, электронного микроскопа, ГИСТОХИМИЯ сканирующего Проводит анализ электронного химических процессов, микроскопа и др. протекающих в тканях методов в процессе их функционирования и развития
ГИСТОМОРФОЛОГИЯ Окраска гематоксилином - эозином Окраска по Романовскому - Гимза Окраска крезилом фиолетовым Основополагающий раздел, исследует структурную организацию тканей, включая различные периоды онтогенеза и филогенеза организмов. При этом используются различные методы окраски тканей, которые позволяют выявить соотношение клеток и межклеточного вещества, обнаружить особенности строения клеток (характеристики клеточного ядра, цитоплазмы, ядерноцитоплазматического соотношения. С гистоморфологического исследования объекта в световом микроскопе начинается любое исследование в гистологии.
ГИСТОФИЗИОЛОГИЯ кариометрия изучает динамику поведения клеток и их производных в эксперименте, выясняя механизмы реализации их функций в процессе индивидуального и исторического развития. При этом используются различные методы, включая и культуру тканей. Функциональное значение клеточного ядра и механизмы передачи наследственной информации во многом прояснили эксперименты с пересадкой клеточных ядер. Пересадка ядра из одной клетки в другую Культура ткани
ГИСТОХИМИЯ исследует содержание в структурных элементах тканей химических компонентов 1. CART - пептид 2. Нуклеиновые кислоты Авторадиография с 3 Нуридином (ДНК, РНК, углеводов, липидов, белков), их локализацию (хемоархитектонику) и динамику изменений при различных экспериментальных воздействиях. Полученные знания помогают понять как протекают в клетке биохимические процессы, какое звено метаболизма реагирует на воздействие. Эти знания являются базисом для понимания процессов регенерации, способствуют выяснению основных закономерностей функционирования организма человека и животных, проведению квалифицированного анализа процессов адаптации к изменяющимся факторам окружающей среды. Пояснения к рисункам: CART – пептид экспрессируется в нейронах, входящих в систему внутреннего подкрепления, Нуклеиновые кислоты выявлены методом Эйнарсона, уридин, меченый тритием, выявляет районы мозга, где синтезируется РНК, количество зерен восстановленного серебра отражает интенсивность ее синтеза при определенных условиях эксперимента.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ГИСТОМОРФОЛОГИИ Для исследования структурной организации тканей необходимо приготовить гистологический препарат. Его изготовление представляет собой трудоемкий, многоэтапный процесс, который включает в себя: 1. Взятие материала для исследования; 2. Фиксацию материала; 3. Подготовку фиксированного кусочка ткани для изготовления микротомных срезов; 4. Изготовление срезов ткани; 5. Подготовку срезов для окрашивания; 6. Окраску срезов; 7. Заключение окрашенных срезов в специальные среды, сохраняющие проведенную окраску элементов ткани и способствующие его микроскопированию.
1. ВЗЯТИЕ МАТЕРИАЛА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ Шприц для биопсии В научных исследованиях проводится острыми инструментами, предотвращающими их деформацию и механическое повреждение. Размеры кусочка ткани, подготовляемого для фиксации, не должны превышать одного сантиметра. В этом случае фиксатор быстро проникает в толщу ткани, и это предотвращает процесс аутолиза. Если проводится исследование стенок полостных органов (желудка, кишечника), которые во время фиксации могут свертываться, для сохранения их формы необходимо фиксировать кусочки на плотной основе (кусочке картона). В медицине взятие кусочка тканей различных органов человека для уточнения диагноза называется биопсией и проводиться специальными инструментами, по своему устройству сходными с шприцами, в которые под давлением забирается столбик ткани того или иного органа
2. ФИКСАЦИЯ МАТЕРИАЛА ДЛЯ ГИСТОЛОГИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ формалин Для изготовления гистологического препарата необходимо после взятия материала произвести его фиксацию в том или ином фиксаторе (формалине, спирте, а для электронной микроскопии - в глутаровом альдегиде и четырехокиси осмия). Делается это для предотвращения процессов аутолиза и сохранения структуры органа, близкой к прижизненной. Аутолиз тканей происходит после гибели клетки вследствие того, что гидролитические ферменты, содержащиеся в лизосомах, после разрушения их мембран, выходят в цитоплазму клетки и, взаимодействуя с субстратами, вызывают их лизис (деструкцию).
3. ПОДГОТОВКА ФИКСИРОВАННОГО КУСОЧКА ТКАНИ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МИКРОТОМНЫХ СРЕЗОВ Для приготовления тонких срезов в микротомах необходимо кусочку придать определенную твердость, что достигается изъятием из тканей воды и жиров путем проведения кусочков через батарею спиртов и органических растворителей (хлороформ, ксилол).
Следующим этапом подготовки материала для изготовления срезов является уплотнение кусочка органа, которое производится путем пропитки его парафином, целлоидином. Для электронной микроскопии кусочки органа пропитывают в органических смолах (аралдит, эпон и др.). Это необходимо для получения тонких срезов.
4. ИЗГОТОВЛЕНИЕ СРЕЗОВ ТКАНИ После уплотнения кусочков в различного рода уплотняющих средах следует этап изготовления тонких или ультратонких срезов. Для этого парафиновые блоки закрепляют на деревянных колодках, закрепляющихся в микротомах. Срезы изготавливаются с помощью микротомов различной конструкции. Толщина срезов для световой микроскопии не должна превышать 4 -5 мкм.
Для электронной микроскопии необходимо готовить срезы толщиной 50 -60 нм. Делают это на ультрамикротоме. Ультрамикротомы работают в автоматизированном режиме после закрепления блока и выбора режима работы. В ультрамикротоме используются стеклянные или алмазные ножи.
5. ПОДГОТОВКА СРЕЗОВ ДЛЯ ОКРАШИВАНИЯ Для окрашивания срезы тканей освобождают от парафина путем последовательного погружения препарата в ксилол, затем в спирты убывающей крепости и доводят срезы до воды.
6. ОКРАСКА СРЕЗОВ Гематоксилин и эозин Крезил фиолетовый Среди гистологических красителей наиболее часто употребляется сочетание гематоксилина, маркирующего ядро (кислотные молекулы), и эозина, избирательно окрашивающего белковые молекулы (цитоплазматический краситель). Гематоксилин окрашивает клеточные ядра в фиолетовый, а эозин – в розовый цвет. При окраске нервной ткани чаще всего используют окраску крезилом фиолетовым, который окрашивает препарат в фиолетовый цвет.
После окрашивания, обезвоживания в спиртах и просветления в ксилоле, срезы заключают в консервирующие среды (канадский, кедровый бальзамы) и накрывают покровным стеклом. Полученные таким образом постоянные гистологические препараты сохраняются многие годы. Изучение их производится с помощью микроскопов.
СВЕТОВЫЕ МИКРОСКОПЫ С МОНОКУЛЯРНОЙ И БИНОКУЛЯРНОЙ НАСАДКОЙ Основным методом гистологического исследования клеток, тканей и органов является световая микроскопия. В световом микроскопе для освещения объекта используются лучи видимого спектра. Современные световые микроскопы позволяют получать разрешение порядка 0, 2 мкм (разрешающая способность микроскопа - это то наименьшее расстояние, при котором две рядом расположенные точки видны как отдельные). Разновидности световой микроскопии фазовоконтрастная, поляризационная, темнопольная и др.
ФАЗОВО-КОНТРАСТНАЯ МИКРОСКОПИЯ метод изучения клеток в световом микроскопе, снабженном фазовоконтрастным устройством. Благодаря смещению фаз световых волн в микроскопе такой конструкции повышается контрастность структур исследуемого объекта, что позволяет изучать неокрашенные и живые клетки.
ЭПИТЕЛИАЛЬНАЯ ТКАНЬ И ЖЕЛЕЗЫ ПРИ ФАЗОВОКОНТРАСТНОМ МИКРОСКОПИРОВАНИИ Секреция в бокаловидных клетках слизистой верхних дыхательных путей(полутонкий срез). Ув. х1000. Видны светлые контуры клеток и содержимое в виде светлых включений.
ПОЛЯРИЗАЦИОННАЯ МИКРОСКОПИЯ. Видны темные анизотропные (1) и светлые изотропные (2) диски Схематическое изображение В микроскопах этого типа световой пучок разлагается на два луча, поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях. Проходя через структуры со строгой ориентацией молекул, лучи запаздывают друг относительно друга вследствие неодинакового их преломления. Возникающий при этом сдвиг фаз является показателем двойного лучепреломления клеточных структур (таким способом были исследованы, например, миофибриллы).
ЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ МИКРОСКОПИЯ Метод гистологического анализа с помощью люминесцентного микроскопа, в используется котором явление люминесценции (свечения) веществ при действии на них коротковолновых лучей (ультрафиолетового света). Оптика в таких микроскопах создается из специальных линз, Люминесцентный микроскоп МЛ-2: 1 – ртутная лампа в кожухе; 2 – защитный экран; 3 - тубус пропускающих ультрафиолетовые лучи, источник излучения – ртутно - кварцевая лампа.
Некоторые биологические соединения, присутствующие в клетках, характеризуются спонтанной флюоресценцией при попадании на клетку ультрафиолетовых лучей. Для выявления же большинства других соединений клетки обрабатываются специальными флюорохромами. С помощью флюорохромов исследуют, например, содержание в клетках нуклеиновых кислот. При окраске акридином оранжевым ДНК дает красно-зеленое свечение, а РНК – оранжевое. Обработка срезов акридином оранжевым Спонтанное свечение объектов
ЭЛЕКТРОННАЯ МИКРОСКОПИЯ В этих микроскопах используют пучок электронов, длина электромагнитной волны которых в 100 000 раз короче длины волны видимого света. Разрешающая способность электронного микроскопа в сотни раз превышает обычные оптические приборы и равна 0, 5 - 1 нм, а современные мегавольтные электронные микроскопы дают увеличение до 1 000 раз. С помощью электронных микроскопов получены многочисленные данные об ультраструктуре клеток.
СХЕМА УСТРОЙСТВА ЭЛЕКТРОННОГО МИКРОСКОПА 1. Источник электронов (катод) 2. Конденсорная «линза» 3. Камера для ввода объекта 4. Объективная «линза» 5. Окулярная «линза» 6. Экран, покрытый люминесцирующим веществом 7. Вакуумная система «Линзами» в этом микроскопе названы электромагнитные катушки, через которые проходит пучок электронов. Если объект поглощает электрон на экране формируется черная точка, если электрон проходит через объект светлая. На изображениях нет полутеней, они получаются контрастными.
ИЗОБРАЖЕНИЯ В ЭЛЕКТРОННОМ МИКРОСКОПЕ Представлена часть нервной клетки. В левом нижнем углу фотографии располагается клеточное ядро, в котором хорошо определяются две мембраны ядра, перинуклеарное пространство, содержимое ядра – эухроматин. В цитоплазме видны многочисленные округлые митохондрии, канальцы гранулярной цитоплазматической сети и свободные рибосомы, формирующие полисомы.
ИЗОБРАЖЕНИЯ В ЭЛЕКТРОННОМ МИКРОСКОПЕ На фотографии представлен контакт нейрона (находится в левой части фотографии) с астроцитом (он лежит справа). В цитоплазме нейрона располагаются многочисленные митохондрии и канальцы цитоплазматической сети. В ядрах представлены скопления гетерои эухроматина.
ИЗОБРАЖЕНИЕ СИНАПСОВ В ЭЛЕКТРОННОМ МИКРОСКОПЕ. Два аксона образуют синапсы на дендрите нервной клетки. Это аксодендритные синапсы. В аксонах располагаются округлые синаптические пузырьки с прозрачным содержимым. В центре дендрита находится митохондрия, в которой видны поперечные кристы. В правом нижнем углу видно продольное сечение аксона.
СКАНИРУЮЩАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ МИКРОСКОПИЯ Позволяет выявить поверхностные ультраструктуры клеток и получить их объемные изображения. Поверхность фагоцита Многорядный мерцательный эпителий бронхов
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ГИСТОХИМИИ Криостат и его замораживающая камера Фиксация материала для гистохимических исследований проводится путемзамораживания в жидкой углекислоте. С этой же целью используются криостаты – низкотемпературные микротомы, позволяющие делать срезы толщиной 10 мкм и меньше для последующей постановки гистохимической реакции без предварительной фиксации тканей.
ИММУНОГИСТО- И ЦИТОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДИКИ Нейрон (зеленого цвета) и три астроцита Группа нейронов: дендриты голубые, аксоны – красного цвета Современные иммуногисто – и цитохимические методики используют для визуализации объекта явление иммунофлюоресценции. Они позволяют исследовать в клетке содержание очень малых количеств белка. Препарат предварительно обрабатывают антителами к исследуемому белку (антигену), добиваясь образования комплекса антиген-антитело. Связанный с антителом флуорохром выявляет комплекс. Свечение элементов комплекса Гольджи зеленого цвета Актин в нейроне красного цвета
ЦИТОСПЕКТРОФОТОМЕТРИЯ Цитоспектрофотометр на базе люминесцентного микроскопа МЛ-1 Метод изучения химического состава клетки, основанный на избирательном поглощении теми или иными веществами лучей с определенной длиной волны. По интенсивности поглощения света, которая зависит от концентрации вещества, производится количественное определения его содержания в клетке. Обозначения: 1 - Микроскоп, 2 регистрирующий интенсивность светового потока фотоэлемент (ФЭУ); 3 – монохроматор; 4 – измеритель тока; 5 – высоковольтный стабилизатор для ФЭУ
Цитоспектрофотометрия нуклеиновых кислот Для исследования содержания нуклеиновых кислот методом цитоспектрофотометрии используют окраску тканей галлоцианином по Эйнарсону. Обозначения – тонкая стрелка показывает стенку капилляра, толстые – нейроны с разным содержанием рибонуклеиновой кислоты.
АВТОРАДИОГРАФИЯ Метод, позволяющий изучать распределение в клетках и тканях веществ, в состав которых искусственно введены радиоактивные изотопы. Введенный в организм животного (или в среду культивирования клеток) изотоп включается в соответствующие структуры (например, меченый тимидин - в ядра клеток, синтезирующих ДНК). Метод основан на способности включенных в клетки изотопов восстанавливать бромистое серебро фотоэмульсии, которой покрывают срезы ткани или клетки. Образующиеся после проявления фотоэмульсии зерна серебра (треки) служат своего рода автографами, по локализации которых судят о включении в клетку примененных веществ. Применение меченных тритием предшественников нуклеиновых кислот (тимидина, аденина, цитидина, уридина) позволило выяснить многие важные аспекты синтеза ДНК, РНК и клеточных белков.
Метод фракционирования (дифференциального центрифугирования) клеток - получение из клеток изолированных структурных компонентов. ультрацентрифуга Митохондрии рибосомы g – ускорение силы тяжести Основан на разных скоростях осаждения этих компонентов при вращении гомогенатов клеток в ультрацентрифугах. Данный метод сыграл и играет очень важную роль в изучении химического состава и функциональных свойств субклеточных элементов - органелл
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В ГИСТОФИЗИОЛОГИИ Метод культуры тканей. Признание идеи о том, что клетки тканей высших животных можно выделить из организма и затем создать условия для роста и воспроизводства их in vitro, датируется первым десятилетием XX века. После извлечения клеток из ткани или организма и помещения их в культуру культуральная среда должна обеспечивать все внешние условия, которые клетки имели in vivo. Это обеспечивает выживание клеток, их пролиферацию и дифференцировку. Сейчас стало возможным 1) вставить в клетки специфические экзогенно полученные гены и получить их экспрессию и 2) выращивать в культуре из одиночной клетки их популяции, при этом возможно управлять их дифференцировкой, что позволяет получить разные популяции клеток. Это сейчас используется при работе со стволовыми клетками.
РАБОТА С КУЛЬТУРОЙ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК Бластоциты на стадии 57 дней Недифференцированные стволовые клетки эритроциты нейроны мышечные клетки
МИКРОСКОПИЧЕСКАЯ ХИРУРГИЯ КЛЕТКИ Эксперименты с пересадкой клеточных ядер из одной клетки в другую позволили понять функциональное значение клеточного ядра и механизмы передачи наследственной информации. В последние годы ученые научились проводить эксперименты с генами человека, используя лабораторных животных. Для этой цели в качестве мишени используют обычно оплодотворенную яйцеклетку (мыши, крысы). Чаще всего ген вводят с помощью микропипетки в ядро этой клетки.
Фотография нормальной мыши (справа) и трансгенной, содержащей ген гормона роста человека (слева) При удачном стечении обстоятельств (обычно в 5– 10% случаях) ген встраивается в геном мыши и после этого становится таким же, как и собственные мышиные гены. В результате, когда из прооперированной яйцеклетки вырастает потомство, оно содержит новый, ранее не имевшийся у них ген - трансген. Такие животные получили название трансгенных. Например, когда мышам ввели ген гормона роста человека, они увеличили размер своего тела почти в два раза (см. рис.). В последние годы найдены молекулярные подходы, которые позволяют полностью выключать работу строго определенных генов (это называют нокаутированием генов). Мыши с такими, находящимися «в нокауте» генами, дают возможность как выяснять роль для жизнедеятельности уже известных генов, так и идентифицировать новые гены, важные для различных аспектов жизни человека.
Цейтрафферная микрокино- или видеосъемка [от нем. Zeitraffer, Zeit - время, raffen - буквально собирать, выхватывать; переносно – группировать] используется для изучения динамики происходящих процессов путем регистрации их стационарных состояний через определенные промежутки времени. Такой способ позволяет следить за медленно протекающими изменениями в природе, в растительных и животных клетках. В фото - и киноаппаратуре имеются устройства, режим включения который задается определенными программами.
Цейтрафферная микрокино- или видеосъемка Выполненная с помощью микроскопа позволила установить последовательность фаз митотического деления клеток
КОНФОКАЛЬНАЯ МИКРОСКОПИЯ Изображение β-тубулина у простейших Конфокальный микроскоп - оптический микроскоп, обладающий значительным контрастом по сравнению с обычным микроскопом, что достигается использованием апертуры, размещённой в плоскости изображения и ограничивающей поток фонового рассеянного света. Использование лазерного луча, который последовательно сканирует всю толщину препарата, а затем передача информации о плотности объекта по каждой линии сканирования в компьютер позволяет с помощью специальной программы получить трехмерную реконструкцию исследуемого объекта.
ХОД ЛУЧЕЙ В СВЕТОВОМ И КОНФОКАЛЬНОМ МИКРОСКОПАХ Рис. 1 а. Ход лучей в обычном оптическом микроскопе, когда в фотоприемное устройство попадает свет из различных точек образца Рис. 1 в. Дополните льное повышение контраста достигается применением подсветки, фокусирующей свет в анализируему ю точку. Рис. 1 б. Применение диафрагмы позволяет существенно снизить фоновую подсветку от точек образца вне анализируемой области.
Конфокальный микроскоп отличается от "классического" оптического микроскопа (см. пункт 3. 1) тем, что в каждый момент времени регистрируется изображение одной точки объекта, а полноценное изображение строится путем сканирования (движения образца или перестройки оптической системы). Для того, чтобы регистрировать свет только от одной точки после объективной линзы располагается диафрагма малого размера таким образом, что свет, испускаемый анализируемой точкой (красные лучи на рис. 1 б), проходит через диафрагму и будет зарегистрирован, а свет от остальных точек (например, синие лучи на рис. 1 б) в основном задерживается диафрагмой. Вторая особенность состоит в том, что осветитель создает не равномерную освещенность поля зрения, а фокусирует свет в анализируемую точку (рис. 1 в). Это может достигаться расположением второй фокусирующей системы за образцом, но при этом требуется, чтобы образец был прозрачным. Кроме того, объективные линзы обычно сравнительно дорогие, поэтому использование второй фокусирующей системы для подсветки мало предпочтительно. Альтернативой является использование светоделительной пластинки, так чтобы и падающий и отраженный свет фокусировались одним объективом (рис. 1 г). Такая схема к тому же облегчает юстировку.
В современной гистологии исследования проводятся с использованием комплекса методик. Работа начинается с анализа структурной организации объекта, в дальнейшем на основании полученных результатов по гистоморфологии, выполняются гистохимические и гистофизиологические исследования. Это позволяет получить целостное представление о биологических свойствах изучаемого объекта и динамике, происходящих в нем процессов. На основании этого с полным правом можно говорить, что современная гистология является наукой, которую можно именовать биологией тканей.
КРАТКИЙ ОЧЕРК СТАНОВЛЕНИЯ ГИСТОЛОГИИ Создал оптические линзы, которые в последующем стали основными частями микроскопа. Использование линз для изучения строения пробкового дерева позволило выявить ячейки, которые в последующем получили название клеток. Ро берт Гук (1635 – 1703 г. г.) английский физик, естествоиспытатель, учёный-энциклопедист. Роберт Гук на фоне своих изобретений Ячейки – клетки пробкового дерева
Во второй половине XVII века А. Левенгук (16321723) открыл мир микроскопических элементов животных и впервые описал красные кровяные тельца и мужские половые клетки.
В 1671 г. английский ученый Н. Грю в своей книге "Анатомия растений" писал о клеточном строении как о всеобщем принципе организации растительных организмов. Н. Грю впервые ввел в употребление термин "ткань" для обозначения растительной массы, поскольку последняя напоминала по своей микроскопической конструкции ткани одежды. Н. Грю (1641 -1712 г. г.) Оригинальные рисунки леток к растений Н. Грю
В 2011 году наша страна праздновала 300 -лет со дня рождения М. В. Ломоносова Основоположник естествознания в России М. В. Ломоносов (17111765 г. г.) будучи материалистом призывал к изучению анатомии путем наблюдения и тем самым указал правильную перспективу ее развития. М. В. Ломоносов и Л. Эйлер создали современный по тем временам микроскоп, позволяющий вести наблюдения за разнообразными биологическими объектами.
И. И. Мечников (1845 -1916 г. г.) установил, что в период эмбрионального развития у беспозвоночных, так же как и у хордовых, имеются три зародышевых листка: эндодерма, мезодерма и эктодерма. Этим было найдено первое звено, связывающее беспозвоночных с позвоночными. Он сформулировал фагоцитарную теорию, был награжден Нобелевской премией.
АВТОРЫ КЛЕТОЧНОЙ ТЕОРИИ Маттиас Якоб Шлейден (1804 -1881), немецкий биолог (ботаник) Теодор Шванн (1810 -1882), выдающийся немецкий анатом, физиолог и гистолог
АВТОР ТЕОРИИ КЛЕТОЧНОЙ ПАТОЛОГИИ – Р. ВИРХОВ Большую роль в развитии идей клеточной теории сыграли труды немецкого патолога Р. Вирхова (1858), который выдвинул положение «omnis cellula e cellula» (всякая клетка из клетки), обратив внимание ученых на универсальный процесс образования клеток путем деления предшествующих клеток. Современная наука убедительно показала, что деление клеток путем митоза является единственно полноценным способом их деления. 1821 -1902 г. г.
Сантьяго Фелипе Рамон -и-Кахаль (испанское имя - Santiago Felipe Ramуn y Cajal) испанский врач и гистолог, лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине в 1906 году совместно с Камилло Гольджи. Один из авторов нейронной теории.
Камилло Гольджи – итальянский ученый, автор метода выявления нейронов, органоидов клеток импрегнацией серебра. Нобелевский лауреат 1906 года по физиологии и медицине совместно с Р. Кахалом
ВКЛАД В ЭВОЛЮЦИОННУЮ ГИСТОЛОГИЮ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ УЧЕНЫХ Алексей Николаевич Северцев (1886 -1936 г. г.) выдвинул и обосновал теорию филэмбриогенезов. Он указал, что «эволюционный процесс совершается не путем накопления изменений взрослых животных, как думали Дарвин и Геккель, а путем изменения хода процесса онтогенеза» . Эти изменения могут осуществляться анаболией, архаллаксисом и девиацией. тремя способами:
АЛЕКСЕЙ АЛЕКСЕЕВИЧ ЗАВАРЗИН (1886 -1945 г. г.) Автор теории параллелизмов, основные положения которой он сформулировал, опираясь на собственные исследования нейрональных взаимоотношений в оптических центрах. Автор эволюционного учения об ядерных и экранных центрах нервной системы, которое определяет наличие в ней двух основных принципов организации серого вещества.
НИКОЛАЙ ГРИГОРЬЕВИЧ ХЛОПИН (1897 – 1961 г. г.) Дальнейшее развитие идеи эволюционной морфологии получили в трудах Н. Хлопина, автора теории дивергентной эволюции тканей. А. Заварзин (1940), давая высокую оценку работам Н. Хлопина, писал: «В результате сопоставления теории параллелизма и генетической системы тканей, предложенной Н. Г. Хлопиным, которые, исследуя разные стороны эволюционной динамики тканей, взаимно дополняют друга, получается достаточно всесторонняя эволюционная трактовка гистологического материала, в которой эволюционная теория преломляется и как теория развития (теория параллелизма) и как теория происхождения (генетическая модель Хлопина)» .
НИКОЛАЙ ГРИГОРЬЕВИЧ КОЛОСОВ (1897 -1979 г. г.) Лабораторию функциональной морфологии и физиологии нейрона Института физиологии имени И. П. Павлова долгие годы возглавлял Н. Колосов. Под его руководством проводились сравнительнонейрогистологические исследования с использованием усовершенствованных методик, что позволило уточнить структуру рецепторных аппаратов, выявить пути их эволюции, а, следовательно, и понять основные закономерности их становления в филогенезе позвоночных.
ИВАН НИКОЛАЕВИЧ ФИЛИМОНОВ (1890 -1966 г. г.) Автор работ по сравнительногистологическому исследованию неокортикальных формаций и базальных ядер в онтогенезе и филогенезе позвоночных. Предложил классификацию корковых формаций на палеокортекс, перипалеокортекс, архикортекс, периархикортекс, неокортекс. Создал учение о межуточных формациях мозга. Эти исследования способствовали выяснению эволюции корковых и подкорковых структур, уточнению их роли в деятельности мозга. Работал в клинике нервных болезней и описал ряд синдромов поражений головного мозга.
ИЛЬДАР ГАНИЕВИЧ АКМАЕВ Долгие годы лабораторию экспериментальной морфологии в Институте экспериментальной эндокринологии и химии гормонов РАМН возглавляет акад. РАМН И. Акмаев. Под его руководством выполнены исследования по гипоталамической области мозга и нейроэндокринологии миндалевидного комплекса, пролившие свет на механизмы нейроэндокринной регуляции в организме. В последние годы И. Акмаев и его ученики развивают новое медико-биологическое направление нейро иммуно эндокринологию. В центре внимания этой дисциплины – вопросы взаимодействия трех основных регуляторных систем организма: нервной, иммунной и эндокринной.
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА а) основная литература: 1. Ахмадеев А. В. , А. М. Мусина, Л. Б. Калимуллина. Гистология. Учебное пособие (курс лекций). Уфа, Из-во Баш. ГУ, 2011. Гриф УМО класстческих университетов. 2. Гистология (учебник-мультимедиа) Р. К. Данилов, А. А. Клишов, Т. Г. Боровая. СПб, «ЭЛБИ_СПб» , 2003 3. Методическая разработка к лабораторным занятиям по курсу «Гистология» . Уфа, Баш. ГУ, 2012. б) дополнительная литература: 1. Гистология (учебник) Под редакцией Ю. И. Афанасьева, Н. А Юриной. М «Медицина» . 1989, 1999 гг. 2. Гистология (учебное пособие) Хисматуллина З. Р. , Каюмов Ф. А. , Шарафутдинова Л. А. , Ахмадеев А. В. Уфа, Баш. ГУ, 2006 3. Введение в клеточную биологию Ю. С. Ченцов. М. ИКЦ «Академкнига» 2004.
4. Заварзин А. А. , Харазова А. Д. Основы общей цитологии. Л. : ЛГУ, 1982 5. Гистология А. Хэм, Д. Кормак. М, «Мир» , 1983, Том 1 -3 в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы приведены в учебном пособии Ахмадеева А. В. и соавторов. Гистология. (курс лекций). Уфа, Из-во Баш. ГУ, 2011.
Учебный план предусматривает чтение семи лекций (14 часов), проведение лабораторных занятий (18 часов) и выполнение контрольных работ. Материал лекций и время лабораторных занятий будут посвящены освещению теоретического материала, характеризующего микроскопическое строение основных типов тканей и приобретению навыков работы с микроскопом и гистологическими препаратами. На самостоятельное изучение отводится материал следующих глав: 1. Основные теоретические положения современной гистологии. Общие принципы организации тканей. 2. Кроветворение и физиологическая регенерация крови. 3. Эмбриональный гистогенез тканей.
(наука о тканях)
ТКАНЬ - общность гистологических
элементов (клеток, волокон,
межклеточного вещества), объединенных
общностью происхождения, строения и
выполняемой функции
Классификация тканей
Эпителиальные тканихарактеризуются пограничным положением в организме
(обычно на границе с внешней средой), сомкнутым
расположением клеток, образующих пласты, практическим
отсутствием межклеточного вещества, полярностью клеток.
Производные мезенхимы
обширная группа тканей, развивающихся из эмбриональной
соединительной ткани, в которых преобладает
межклеточное вещество (ткани внутренней среды (кровь и
лимфа), соединительные и скелетные ткани).
Мышечные ткани
обладают сократительной способностью, благодаря
которой выполняют свою основную функцию перемещение организма или его частей в пространстве.
Нервная ткань
характеризуется способностью к возбудимости и
проведению нервного импульса, благодаря чему
осуществляет взаимосвязь организма с внешней средой,
интеграцию отдельных частей организма между собой.
Эпителиальные ткани
Типы эпителияПокровный
занимает в организме
пограничное
положение, отделяя
внутреннюю среду от
внешней и вместе с
тем участвует в
обмене веществ
между организмом и
средой
Железистый
осуществляет
секреторную функцию,
т.е. образующие его
эпителиальные клетки
синтезируют и
выделяют веществасекреты, участвующие
в различных
процессахФУНКЦИИ ЭПИТЕЛИЕВ:
Разграничительная
Защитная
(барьерная)
Экскреторная
Транспортная
Секреторная
Всасывающая
Сенсорная
(рецепторная)Локализация различных типов
эпителия
Однослойный плоский
(мезотелий)
Однослойный
кубический
Однослойный
цилиндрический
– Железистый
– Каемчатый
– Мерцательный
Многослойный плоский
– Неороговевающий
– Ороговевающий
Многослойный
переходный
Плевра, брюшина,
сердечная сумка
Яичник, извитые
канальцы нефрона
– Желудок
– Кишечник, желчный пузырь
– Воздухоносные пути, маточные
трубы
– Роговица глаза, ротовая
полость, пищевод
– Кожа
Мочевой пузырь,
мочеточник
Железы
многоклеточныеодноклеточные
внешней
секреции
внутренней
секреции
Внешняя секреция
Простая
Простая
неразветвленная
разветвленная
Простая
трубчатая
трубчатая
неразветвленная
железа
железа
альвеолярная
железа
Сложная
разветвленная
Простая
разветвленная альвеолярнотрубчатая
альвеолярная
железа
железа
Производные мезенхимы
Мезенхима - (от греч. mesenchio - изливаю на средину) –эмбриональный зачаток соединительной ткани, заполняющий
промежутки между зародышевыми листками.
Клетки мезенхимы имеют веретенообразную или звездчатую форму, отростки которых образуют сетчатый остов. Между клетками расположено межкл
Клетки мезенхимы имеют веретенообразную илизвездчатую форму, отростки которых образуют сетчатый
остов. Между клетками расположено межклеточное
вещество, имеющее студенистую консистенцию.
Из мезенхимы развиваются ткани внутренней среды (кровь, лимфа), соединительные ткани, скелетные (костная, хрящевая) ткани. Это ткани опорно-
Из мезенхимы развиваются ткани внутреннейсреды (кровь, лимфа), соединительные ткани,
скелетные (костная, хрящевая) ткани. Это ткани
опорно-трофической функции.
Соединительные ткани
Соединительная ткань по своей значимости занимает в организмеособое место. Она участвует в формировании стромы органов,
прослоек между другими тканями, дермы кожи, скелета, как бы
соединяет разнородные ткани или части этих органов.
Полифункциональный характер соединительных тканей
определяется сложностью их состава и организации
Состав соединительной ткани
Клеточные элементы
Неклеточные элементы
Фибробласты
Макрофаги
Основное аморфное
вещество
Плазмоциты
Тучные клетки
Адвентициальные клетки
Адипоциты
Эндотелиальные клетки
Перициты
Пигментоциты
Волокнистые
структурыФункции соединительной ткани
Трофическая
Защитная
Пластическая
Опорная
Морфогенетическая
Ткани внутренней среды
Кровь и лимфа являютсяосновными
разновидностями тканей
мезенхемального
происхождения,
образующими вместе с
рыхлой волокнистой
соединительной тканью
внутреннюю среду
организма.
Функции крови:
Транспортная – перенос различных веществ.Дыхательная – перенос кислорода и углекислого газа.
Трофическая – перенос питательных веществ.
Экскреторная – выведение из организма различных шлаков,
образующихся в процессе его жизнедеятельности.
Гуморальная – транспорт гормонов и других биологически
активных веществ.
Гомеостатическая – поддержание постоянства внутренней
среды организма.
Теплорегулирующая – перенос тепла из глубоколежащих
органов к поверхности для его рассеяния (что существенно для
крупных животных с высокой интенсивностью обмена веществ).
Защитная – обеспечение гуморального и клеточного иммунитета,
способность к свертыванию.
Передача механической силы (например, для локомоции у
дождевых червей; для разрыва кутикулы при линьке у ракообразных;
для движения таких органов, как сифон двустворчатых моллюсков и
т.п.; для разгибания ног у пауков; для ультрафильтрации в
капиллярах почек).
Состав крови
КровьПлазма
Клеточные элементы
Эритроциты
Лейкоциты
Тромбоциты
Эритроциты
Количество эритроцитов у взрослого мужчины составляет3,95,5 1012/л, а у женщин - 3,7-4,9 1012/л крови. Однако число
эритроцитов у здоровых людей может варьировать в зависимости от
возраста, эмоциональной и мышечной нагрузки, действия
экологических факторов и др.
микрофотография.
Эритроциты в
мазке крови
человек (х 1200)
сканирующая
электронная
микроскопия
(х 3300)
сканирующая
электронная
микроскопия
(х 4000)
монетные столбики
(х 900)
эритроциты в поврежденном сосуде (х 2400)
Лейкоциты
Лейкоциты, или белые кровяные клетки, в свежей крови бесцветны, чтоотличает их от окрашенных эритроцитов. Число их составляет в среднем
4-9 109/л.
Увеличение числа лейкоцитов – лейкоцитоз, уменьшение – лейкопения.
Лейкоциты
Зернистые
(гранулоциты)
Нейтрофилы
49-79 %
Эозинофилы
0,5-5 %
Незернистые
(агранулоциты)
Базофилы
0-1 %
Лимфоциты
19-37 %
Моноциты
3-11 %
Скелетные соединительные ткани
Хрящеваяткань
Костная
ткань
Типы хрящевой ткани
Гиалиновыйхрящ
Волокнистый
хрящ
Эластический
хрящ
Костная ткань
Клеточныеэлементы
Обызвествленное
межклеточное
вещество
минерализованный матрикс:
остеобласты
остеоциты
остеокласты
неорганическая часть (50%)
органическая часть (25%)
вода (25%)
органический матрикс:
коллаген
неколлагеновые белки
гликозаминогликаны
Классификация костной ткани
Пластинчатаяткань
Грубоволокнистая
ткань
Компактное вещество
БА
В
Световая микроскопия (А – х 600, Б – х 80, В – х 150)
Мышечные ткани
Классификация:Поперечнополосатые мышечные
ткани
(образованы волокнами, которые обладают
поперечной исчерченностью – скелетная
мышечная ткань)
Гладкие мышечные ткани
(состоят из клеток, не обладающих поперечной
исчерченностью – стенки бронхов, желудка, кишки,
мочевого пузыря и сосудов)
Сердечная мышечная ткань
(мышечная оболочка сердца - миокард)
Скелетная (соматическая) мышечная ткань
(мышцы, обеспечивающие перемещение тела и его частей в пространстве,поддержание позы, глазодвигательные мышцы, мышцы стенки полости
рта, языка, глотки, гортани, верхней трети пищевода, мимические мышцы)
Микрофотография (х 300)
Гладкая мышечная ткань
продольный срез гладкоймышечной ткани.
Микрофотография (х 480)
Структурно-функциональной
единицей гладкой мышечной
ткани мезенхимного типа
служит гладкий миоцит
(гладкая мышечная клетка).
Гладкие миоциты –
одноядерные клетки
преимущественно
веретеновидной формы, не
обладающие поперечной
исчерченностью и
образующие
многочисленные
соединения друг с другом.
Сердечная мышечная ткань
АБ
Продольный срез миокарда.
Микрофотография (А – х 198, Б – х 640).
Нервная ткань
Состоит из нейронов(нейроцитов), обладающих
способностью к выработке
и проведению нервных
импульсов, и клеток
нейроглии, выполняющей
ряд вспомогательных
функций (опорную,
трофическую, барьерную,
защитную и др.) и
обеспечивающей
деятельность нейронов.
Структура дендритов (D) и аксона (А) в мультиполярном нейроне, имперегнация азотнокислым серебром (х 320)
Микрофотография нейрона (х 1200)
Биполярные нейроны периферического ганглия, окрашенные солями золота (х 320)
Классификация нейронов
Нейроглия
гетерогенная группа элементов нервной ткани,обеспечивающая деятельность нейронов и выполняющая
неспецифические функции: опорную, трофическую,
разграничительную, барьерную, секреторную и
защитную функции.
Классификация
Макроглия
астроцитарная глия
(астроглия),
олигодендроглия
эпендимная глия
Микроглия
микроглиоциты
Классификация нервных волокон
Волокна типа А - толстые, миелиновые, с далекоотстоящими узловыми перехватами. Проводят
импульсы с высокой скоростью (15-120 м/с);
подразделяются на 4 подтипа (α, β, γ, δ) с
уменьшающимися диаметром и скоростью проведения
импульса.
Волокна типа В - средней толщины, миелиновые,
меньшего диаметра, чем волокна тина А, с более тонкой
миелиновой оболочкой и более низкой скоростью
проведения нервных импульсов (5-15 м/с).
Волокна типа С - тонкие, безмиелиновые, проводят
импульсы со сравнительно малой скоростью (0,5-2 м/с).
Межнейронные контакты (синапсы)
Синапс состоит из З-хкомпонентов:
пресинаптической части,
постсинаптической части
и синаптической щели.
2. Объекты исследования гистологии
3. Приготовление гистологических препаратов
4. Методы исследования
5. Исторические этапы развития гистологии
1. Гистология наука о микроскопическом и субмикроскопическом строении, развитии и жизнедеятельности тканей животных организмов. Следовательно, гистология изучает один из уровней организации живой материи тканевой. Различают следующие иерархические уровни организации живой материи:
клеточный;
тканевой;
структурно-функциональные единицы органов;
органный уровень;
системный уровень;
организменный уровень
Гистология, как учебная дисциплина , включает в себя следующие разделы: цитологию, эмбриологию, общую гистологию (изучает строение и функции тканей), частную гистологию (изучает микроскопическое строение органов).
Основным объектом изучения гистологии является организм здорового человека и потому данная учебная дисциплина именуется как гистология человека.
Основная задача гистологии состоит в изучении строения клеток, тканей, органов, установления связей между различными явлениями, установление общих закономерностей.
Гистология, как и анатомия, относится к морфологическим наукам, главной задачей которых является изучение структур живых систем. В отличие от анатомии, гистология изучает строение живой материи на микроскопическом и электронно-микроскопическом уровне. При этом, изучение строения различных структурных элементов проводится в настоящее время с учетом выполняемых ими функций. Такой подход к изучению структур живой материи называется гистофизиологическим, а гистология нередко именуется как гистофизиология. Кроме того, при изучении живой материи на клеточном, тканевом и органном уровнях рассматривается не только форма, размеры и расположение интересующих структур, но методом цито- и гистохимии нередко определяется и состав веществ, образующих эти структуры. Наконец, изучаемые структуры обычно рассматриваются с учетом их развития, как во внутриутробном (эмбриональном) периоде, так и на протяжении постэмбрионального онтогенеза. Именно с этим связана необходимость включения эмбриологии в курс гистологии.
Гистология, как любая наука, имеет свои объекты и методы их изучения. Непосредственными объектами изучения являются клетки, фрагменты тканей и органов, особым способом приготовленные для изучения их под микроскопом.
2. Объекты исследования подразделяются на:
живые (клетки в капле крови, клетки в культуре и другие);
мертвые или фиксированные, которые могут быть взяты как от живого организма (биопсия), так и от трупов.
В любом случае после взятия кусочков они подвергаются действию фиксирующих растворов или замораживанию. И в научных, и в учебных целях используются фиксированные объекты. Приготовленные определенным способом препараты, используемые для изучения под микроскопом, называются гистологическими препаратами.
Гистологический препарат может быть в виде:
тонкого окрашенного среза органа или ткани;
мазка на стекле;
отпечатка на стекле с разлома органа;
тонкого пленочного препарата.
Гистологический препарат любой формы должен отвечать следующим требованиям:
сохранять прижизненное состояние структур;
быть достаточно тонким и прозрачным для изучения его под микроскопом в проходящем свете;
быть контрастным, то есть изучаемые структуры должны под микроскопом четко определяться;
препараты для световой микроскопии должны долго сохраняться и использоваться для повторного изучения.
Эти требования достигаются при приготовлении препарата.
3. Выделяют следующие этапы приготовления гистологического препарата
Взятие материала (кусочка ткани или органа) для приготовления препарата. При этом учитываются следующие моменты: забор материала должен проводиться как можно раньше после смерти или забоя животного, а при возможности от живого объекта (биопсия), чтобы лучше сохранились структуры клетки, ткани или органа; забор кусочков должен производиться острым инструментом, чтобы не травмировать ткани; толщина кусочка не должна превышать 5 мм, чтобы фиксирующий раствор мог проникнуть в толщу кусочка; обязательно производится маркировка кусочка (указывается наименование органа, номер животного или фамилия человека, дата забора и так далее).
Фиксация материала необходима для остановки обменных процессов и сохранения структур от распада. Фиксация достигается чаще всего погружением кусочка в фиксирующие жидкости, которые могут быть простыми спирты и формалин и сложными раствор Карнуа, фиксатор Цинкера и другие. Фиксатор вызывает денатурацию белка и тем самым приостанавливает обменные процессы и сохраняет структуры в их прижизненном состоянии. Фиксация может достигаться также замораживанием (охлаждением в струе СО2, жидким азотом и другие). Продолжительность фиксации подбирается опытным путем для каждой ткани или органа.
Заливка кусочков в уплотняющие среды (парафин, целлоидин, смолы) или замораживание для последующего изготовления тонких срезов.
Приготовление срезов на специальных приборах (микротоме или ультрамикротоме) с помощью специальных ножей. Срезы для световой микроскопии приклеиваются на предметные стекла, а для электронной микроскопии - монтируются на специальные сеточки.
Окраска срезов или их контрастирование (для электронной микроскопии). Перед окраской срезов удаляется уплотняющая среда (депарафинизация). Окраской достигается контрастность изучаемых структур. Красители подразделяются на основные, кислые и нейтральные. Наиболее широко используются основные красители (обычно гематоксилин) и кислые (эозин). Нередко используют сложные красители.
Просветление срезов (в ксилоле, толуоле), заключение в смолы (бальзам, полистерол), закрытие покровным стеклом.
После этих последовательно проведенных процедур препарат может изучаться под световым микроскопом.
Для целей электронной микроскопии в этапах приготовления препаратов имеются некоторые особенности, но общие принципы те же. Главное отличие заключается в том, что гистологический препарат для световой микроскопии может длительно храниться и многократно использоваться. Срезы для электронной микроскопии используются однократно. При этом вначале интересующие объекты препарата фотографируются, а изучение структур производится уже на электронограммах.
Из тканей жидкой консистенции (кровь, костный мозг и другие) изготавливаются препараты в виде мазка на предметном стекле, которые также фиксируются, окрашиваются, а затем изучаются.
Из ломких паренхиматозных органов (печень, почка и другие) изготавливаются препараты в виде отпечатка органа: после разлома или разрыва органа, к месту разлома органа прикладывается предметное стекло, на которое приклеиваются некоторые свободные клетки. Затем препарат фиксируется, окрашивается и изучается.
Наконец, из некоторых органов (брыжейка, мягкая мозговая оболочка) или из рыхлой волокнистой соединительной ткани изготавливаются пленочные препараты путем растягивания или раздавливания между двумя стеклами, также с последующей фиксацией, окраской и заливкой в смолы.
4. Основным методом исследования биологических объектов, используемым в гистологии является микроскопирование , т. е. изучение гистологических препаратов по микроскопом. Микроскопия может быть самостоятельным методом изучения, но в последнее время она обычно сочетается с другими методами (гистохимии, гисторадиографии и другие). Следует помнить, что для микроскопии используются разные конструкции микроскопов, позволяющие изучить разные параметры изучаемых объектов. Различают следующие виды микроскопии:
световая микроскопия (разрешающая способность 0,2 мкм) наиболее распространенный вид микроскопии;
ультрафиолетовая микроскопия (разрешающая способность 0,1 мкм);
люминесцентная (флюоресцентная) микроскопия для определения химических веществ в рассматриваемых структурах;
фазово-контрастная микроскопия для изучения структур в неокрашенных гистологических препаратов;
поляризационная микроскопия для изучения, главным образом, волокнистых структур;
микроскопия в темном поле для изучения живых объектов;
микроскопия в падающем свете для изучения толстых объектов;
электронная микроскопия (разрешающая способность до 0,1-0,7 нм), две ее разновидности просвечивающая (трансмиссионная) электронная микроскопия и сканирующая или растровая микроскопии дает отображение поверхности ультраструктур.
Гистохимические и цитохимические методы позволяет определять состав химических веществ и даже их количество в изучаемых структурах. Метод основан на проведении химических реакций с используемым реактивом и химическими веществами, находящимися в субстрате, с образованием продукта реакции (контрастного или флюоресцентного), который затем определяется при световой или люминесцентной микроскопии.
Метод гистоавторадиографии позволяет выявить состав химических веществ в структурах и интенсивность обмена по включению радиоактивных изотопов в изучаемые структуры. Метод используется чаще всего в экспериментах на животных.
Метод дифференциального центрифугирования позволяет изучать отдельные органеллы или даже фрагменты, выделенные из клетки. Для этого кусочек исследуемого органа растирают, заливают физиологическим раствором, а затем разгоняют в центрифуге при различных оборотах (от 2-х до 150 тыс.) и получают интересующие фракции, которые затем изучают различными методами.
Метод интерферометрии позволяет определить сухую массу веществ в живых или фиксированных объектах.
Иммуноморфологические методы позволяет с помощью предварительно проведенных иммунных реакций, на основании взаимодействия антиген-антитело, определять субпопуляции лимфоцитов, определять степень чужеродности клеток, проводить гистологическое типирование тканей и органов (определять гистосовместимость) для трансплантации органов.
Метод культуры клеток (in vitro, in vivo) выращивание клеток в пробирке или в особых капсулах в организме и последующее изучение живых клеток под микроскопом.
Единицы измерения, используемые в гистологии
Для измерения структур в световой микроскопии используются в основном микрометры: 1 мкм составляет 0,001 мм; в электронной микроскопии используются нанометры: 1 нм составляет 0,001 мкм.
5. В истории развития гистологии условно выделяют три периода:
Домикроскопический период (с IV в. до н. э. по 1665 г.) связан с именами Аристотеля, Галена, Авиценны, Везалия, Фаллопия и характеризуется попытками выделения в организме животных и человека неоднородных тканей (твердых, мягких, жидких и так далее) и использованием методов анатомической препаровки.
Микроскопический период (с 1665 г. по 1950 г.). Начало периода связывают с именем английского физика Роберта Гука, который, во-первых, усовершенствовал микроскоп (полагают, что первые микроскопы были изобретены в самом начале XVII в.), во-вторых, использовал его для систематического исследования различных, в том числе биологических объектов и опубликовал результаты этих наблюдений в 1665 г. в книге "Микрография", в-третьих, впервые ввел термин "клетка" ("целлюля"). В дальнейшем осуществлялось непрерывное усовершенствование микроскопов и все более широкое использование их для изучения биологических тканей и органов.
Особое внимание уделялось изучению строения клетки. Ян Пуркинье описал наличие в животных клетках "протоплазмы" (цитоплазмы) и ядра, а несколько позже Р. Броун подтвердил наличие ядра и в большинстве животных клеток. Ботаник М. Шлейден заинтересовался происхождением клетокцитокенезисом. Результаты этих исследований позволили Т. Швану, на основании их сообщений, сформулировать клеточную теорию (1838-1839 гг.) в виде трех постулатов:
все растительные и животные организмы состоят из клеток;
все клетки развиваются по общему принципу из цитобластемы;
каждая клетка обладает самостоятельной жизнедеятельностью, а жизнедеятельность организма является суммой деятельности клеток.
Однако вскоре Р. Вирхов (1858 г.) уточнил, что развитие клеток осуществляется путем деления исходной клетки (любая клетка из клетки). Разработанные Т. Шваном положения, клеточной теории актуальны до настоящего времени, хотя формулируется по-иному.
Современные положения клеточной теории:
клетка является наименьшей единицей живого;
клетки животных организмов сходны по своему строению;
размножение клеток происходит путем деления исходной клетки;
многоклеточные организмы представляют собой сложные ансамбли клеток и их производных, объединенные в системы тканей и органов, связанные между собой клеточными, гуморальными и нервными формами регуляции.
Дальнейшее совершенствование микроскопов, особенно создание ахроматических объективов, позволило выявить в клетках более мелкие структуры:
клеточный центр Гертвиг, 1875 г.;
сетчатый аппарат или пластинчатый комплекс Гольджи, 1898 г.;
митохондрии Бенда, 1898 г.
Современный этап развития гистологии начинается с 1950 г. с момента начала использования электронного микроскопа для изучения биологических объектов, хотя электронный микроскоп был изобретен раньше (Е. Руска, М. Кноль, 1931 г.). Однако для современного этапа развития гистологии характерно внедрение не только электронного микроскопа, но и других методов: цито- и гистохимии, гисторадиографии и других вышеперечисленных современных методов. При этом обычно используется комплекс разнообразных методик, позволяющий составить не только качественное представление об изучаемых структурах, но и получить точные количественные характеристики. Особенно широко в настоящее время используются различные морфометрические методики, в том числе автоматизированные системы обработки полученной информации с использованием компьютеров.
ЛЕКЦИЯ 2. Цитология. Цитоплазма