Гистология. 1. Методы гистологических исследований световая, электронная микроскопия
 Скачать 2.37 Mb.
|
|
1. Методы гистологических исследований (световая, электронная микроскопия, авторадиография, гистохимия, культура тканей вне организма, иммуногистохимия). Световая микроскопия (d о =0,2 мкм). В световом микроскопе можно видеть не только отдельные клетки размером от 4 до 150 мкм, но и их внутриклеточные структуры — органеллы, включения. Рассеивание света - принцип. Для получения изображения в электронном микроскопе используется поток электронов с более короткими, чем в световом микроскопе, длинами волн (0,1-0,7 нм или 0,0001-0,0007 мкм). Рассеивание потока электронов, лучше разрешающая способность. Авторадиография - способ обнаружения радионуклидов в организме. При авторадиографии содержащий радионуклиды материал (клетки, ткани и др.) приводят в соприкосновение с фотографической эмульсией, при этом альфа- и бета-частицы вызывают почернение эмульсии в виде линий (треков). Различают макро- и микроавторадиографию. С помощью макроавторадиографии изучают распределение радионуклидов во всем организме или в отдельных его органах и тканях. Микроавторадиография позволяет выявить локализацию радионуклидов в гистологических или цитологических препаратах. Цито - и гистохимические методы позволяют выявлять локализацию различных химических веществ в структурах клеток, тканей и органов - ДНК, РНК, белков, углеводов, липидов, аминокислот, минеральных веществ, витаминов, активность ферментов. Культура тканей вне организма - метод выращивания вне организма в искусственно созданных условиях клеток, тканей или органов. Культивация — выделенные из организма клетки, ткани или органы помещают в сосуды со специальной питательной средой. В производстве вакцин широко применяют первичные культуры клеток, штаммы клеток. Иммуногистохимия (ИГХ) – метод идентификации специфичных антигенных свойств злокачественных опухолей. Это одна из самых современных методик дифференциальной диагностики онкологических заболеваний, позволяющая определить гистогенез опухоли на клеточном уровне. Иммуногистохимическое окрашивание предоставляет уникальную возможность для оценки биологического потенциала опухолевых клеток: темп роста, прогноз течения опухолевого процесса, реакция на химиотерапию и гормональное лечение. 2. Методы описательной и экспериментальной эмбриологии. Соответственно применяемым методам исследования эмбриологию разделяют на описательную, сравнительно-описательную и экспериментальную. Описательный метод состоит в наблюдении изменений, происходящих при развитии особи. Экспериментальный метод — раздел эмбриологии, изучающий процесс эмбриогенеза в различных экспериментальных условиях. Применение экспериментальных методов исследования позволяет установить причины нарушения нормального индивидуального развития, выявить условия, определяющие нормальное развитие организма, а также активно вмешиваться в этот процесс. В экспериментальной эмбриологии применяются различные методы: • Разделение зародыша на части и прослеживание дальнейшего развития этих частей; • Пересадка частей одного зародыша другому; • Изменение химического состава среды, в которой происходит развитие; • Метод маркировки (метки) частей зародыша безвредными красителями и др.; • Метод изучения фиксированных срезов зародышей с помощью световой и электронной микроскопии. Эти методы позволяют анализировать тканевые и внутриклеточные изменения в динамике развития частей зародыша. С применением этих методов была получена важная информация о клеточной и тканевой дифференцировке в развитии эмбрионов и плодов. • С помощью экспериментальной эмбриологии разработаны методы хранения (замораживания) спермы и яйцеклеток, пересадка эмбрионов. Новейшим достижением экспериментальной эмбриологии явилась разработка метода экстракорпорального оплодотворения. Пересадка зародышей, зачатых в пробирке, в матку составляет основу лечения бесплодия. 3. Вклад отечественных ученых в развитие гистологии. Характеристика отечественных гистологических школ. Московская школа гистологов. Была создана Александр Иванович Бабухиным. Большое внимание в ней уделялось вопросам гистогенеза и гистофизиологии различных тканей, особенно мышечной и нервной. Бабухиным проводились исследования развития и строения сетчатки глаза, развития осевых цилиндров нервных волокон и др. Позднее под руководством Огнева, ученика и преемника Бабухина, в круг изучаемых кафедрой вопросов были включены исследования по влиянию различных внешних и внутренних факторов на гистофизиолгию клеток, тканей и органов. Санкт-Петербургская школа гистологов. Овсянников — автор исследований нервной системы и органов чувств различных животных. Догель - работы по строению вегетативной нервной системы и классификации ее нейронов, иннервации органов чувств. Лавдовский известен своими исследованиями ганглиозных клеток мочевого пузыря, регенерации и дегенерации нервных волокон после травмы. Максимов возглавлял кафедру гистологии в академии после М.Д. Лавдовского. Исследования соединительной ткани и крови, процессов кроветворения. Учебник гистологии, созданный А.А. Максимовым, был одним из лучших, поэтому неоднократно переиздавался не только в нашей стране. Казанская школа гистологов. Основатель - Арнштейном - собран богатейший материал по морфологии концевых нервных волокон и нервных узлов в различных тканях и органах. Разработанный Догелем метод окраски нервной ткани позволил успешно исследовать различные отделы нервной системы и создать труды по нейрогистологии. Киевская школа гистологов. Кафедру возглавил Перемежко. Исследования гистологов киевской школы были направлены на изучение развития зародышевых листков эмбриона, глаза, надпочечников, селезенки, поперечнополосатойи гладкой мускулатуры. Одновременно с развитием гистологии бурного расцвета достигла в середине XIX в. эмбриология. Русские академики Пандер и Бэр раскрыли очень важную биологическую закономерность в развитии зародышей — образование зародышевых листков. Пандер заметил, что еще до появления закладок первых органов в зародыше образуются два листка, а позднее к ним присоединяется третий. Бэр проследил развитие зародышевых листков и образование из них различных органов у млекопитающих. Он установил, что у различных животных есть много общего в ранних стадиях развития их зародышей, и в своих обобщениях приблизился к эволюционному пониманию развития животного мира. Исследованиями Мечникова и Ковалевского по сравнительному изучению беспозвоночных и низших позвоночных установлено, что у разных классов и типов животных есть много общего, что все они в своем развитии проходят сходные этапы, в частности стадию образования зародышевых листков. Этим было окончательно доказано единство животного мира. 4. Гистология и эмбриология и их связь с медико-биологическими дисциплинами Гистология с цитологией и эмбриологией, как и другие биологические науки, решает главную задачу - выяснение источников развития, закономерностей гистогенеза, реактивности и регенерации тканей и возможность целенаправленного воздействия на них. Современные гистология, цитология и эмбриология вносят существенный вклад в разработку теоретических и прикладных аспектов современной медицины и биологии. К фундаментальным теоретическим проблемам относятся: • выяснение механизмов тканевой регуляции (нервной, эндокринной, иммунной), а также возрастных изменений тканей; • разработка проблемы регенерации тканей после повреждающих воздействий и методов тканевой заместительной терапии; • раскрытие механизмов молекулярно-генетической регуляции клеточной дифференцировки, наследования генетического дефекта развития систем человека, разработка методов генной терапии и трансплантации стволовых эмбриональных клеток; • выяснение процессов эмбрионального развития человека, критических периодов развития, воспроизводства и причин бесплодия. Курс гистологии с цитологией и эмбриологией тесно связан с преподаванием других медико- биологических наук - биологии, анатомии, физиологии, биохимии, патологической анатомии, а также клинических дисциплин. Так, раскрытие основных закономерностей структурной организации клеток является основой для изложения вопросов генетики в курсе биологии. С другой стороны, изложение вопросов, касающихся эволюции живой материи, в курсе биологии является необходимой предпосылкой для изучения различных уровней организации живой материи в организме человека. Изучение строения органов в курсе анатомии базируется на данных гистологического анализа. В настоящее время, когда исследования клеточных и тканевых структур ведутся на субклеточном и молекулярном уровнях с применением биохимических, иммуноцитохимических методов, отмечается особенно тесная связь гистологии, цитологии и эмбриологии с биохимией и молекулярной биологией. В преподавании, научных исследованиях и клинической диагностике широкое применение нашли цито- и гистохимические данные. Знание нормальной структуры клеток, тканей и органов является необходимым условием для понимания механизмов их изменений в патологических условиях, поэтому гистология с цитологией и эмбриологией тесно связана с патологической анатомией и многими клиническими дисциплинами (внутренние болезни, акушерство и гинекология и др.). Таким образом, гистология с цитологией и эмбриологией занимает важное место в системе медицинского образования. 5. Современный этап в развитии гистологии и эмбриологии. Видные отечественные гистологи и ведущие эмбриологи. Современный период развития гистологии, цитологии и эмбриологии характеризуется широким и комплексным использованием многих методов исследования, и прежде всего электронной микроскопии, метода замораживания-скалывания, количественных методов и др. Научно-технический прогресс, успехи развития методов исследования позволили дойти до анализа макромолекулярного уровня организации клеток и неклеточных структур, уточнить представления о процессах дифференцировки, регенерации, передаче наследственных признаков и др. Благодаря этому были созданы основы ультрамикроскопической цитологии и гистологии и разрабатываются проблемы молекулярной биологии. Развитие гистологии и эмбриологии в России. В советский период нашли свое дальнейшее развитие цитология, эмбриология, общая и частная гистология. В это время особенно широкое развитие получили гистохимические, радиоавтографические, люминесцентные и другие специальные гистологические методы. С середины XX в. с успехом стала применяться электронная микроскопия. Отечественные гистологи уделяют особое внимание вопросам связи нервной системы с органами, а также проблеме корреляции нервной и эндокринной систем в жизнедеятельности организма. Большой вклад сделан советскими гистологами в разработку функциональной гистологии эндокринной системы. Начатое еще А. А. Максимовым изучение соединительной ткани приобрело широкий размах в советский период. Большие успехи достигнуты в разработке гистофизиологии мышечной ткани, в изучении гистогенеза и регенеративных возможностей органов. Отечественные гистологи опровергли теории о неспособности тканей высокоорганизованных животных к регенерации. На примере восстановительных процессов в поперечнополосатой мышечной ткани убедительно показаны пути и способы ее осуществления, были вскрыты основные закономерности физиологической и репаративной регенерации некоторых внутренних органов. 6.Задачи современной эмбриологии 7. Структура и функция специальных органелл Органоиды специального назначения — (имеются только в клетках высокоспециализированных тканей и обеспечивают выполнение строгоспецифических функций этих тканей): в эпителиальных клетках — реснички, микроворсинки, тонофибриллы; в нейральных тканях — нейрофибриллы и базофильное вещество; в мышечных тканях — миофибриллы. Реснички - органоиды, аналогичные по строению и функцию с центриолями, т.е. имеют сходное строение и обеспечивают двигательную функцию. Ресничка представляет собой вырост цитоплазмы на поверхности клетки, покрытый цитолеммой. Вдоль этого выроста внутри располагаются 9 пар микротрубочек, расположенных параллельно друг к другу, образуя цилиндр; в центре этого цилиндра вдоль, а, следовательно, и в центре реснички, располагается еще 1 пара центральных микротрубочек. У основания этого выроста-реснички, перпендикулярно к ней, располагается еще одна аналогичная структура. Микроворсинки — это выросты цитоплазмы на поверхности клеток, покрыты снаружи цитолеммой, увеличивают площадь поверхности клетки. Встречаются в эпителиальных клетках, обеспечивающих функцию всасывания (кишечник, почечные канальцы). Миофибриллы — состоят из сократительных белков актина и миозина, имеются в мышечных клетках и обеспечивают процесс сокращения. Нейрофибриллы — встречаются в нейроцитах и представляют собой совокупность нейрофибрилл и нейротрубочек. В теле клетки располагаются беспорядочно, а в отростках — параллельно друг к другу. Выполняют функцию скелета нейроцитов (т.е. функция цитоскелета), а в отростках участвуют в транспортировке веществ от тела нейроцитов по отросткам на периферию. Базофильное вещество — имеется в нейроцитах, под электронном микроскопом соответствует ЭПС гранулярного типа, т.е. органоида, ответственного за синтез белков. Обеспечивает внутриклеточную регенерацию в нейроцитах (обновление изношенных органоидов, при отсутствии способности нейроцитов к митозу). Тонофибриллы - нитчатые образования в эпителиальных клетках животных. Ранее полагали, что они протягиваются из одной клетки в другую. Однако электронномикроскопические исследования опровергли представления о непрерывности Т. Показано, что Т. сходятся в области десмосом, где они загибаются и возвращаются вглубь клетки. Вероятно, Т. обеспечивают механическую прочность клеток. 9. Ядро клетки, его строение. Значение ядра в передаче наследственной информации и жизнедеятельности клетки. Большинство клеток содержит одно ядро, лишь редко встречаются двухядерные и многоядерные клетки. Форма ядра чаще всего округлая (сферическая) или овальная. В зернистых лейкоцитах ядро подразделяется на сегменты. Локализуется ядро обычно в центре клетки, но в клетках эпителиальной ткани может быть сдвинуто к базальному полюсу. Структурные элементы ядра четко выражены только в определенный период клеточного цикла – в интерфазу. В период деления клетки (митоза или мейоза) происходят выраженные изменения структур клеток: одни исчезают, другие значительно преобразуются. Структурные элементы ядра. Структурные элементы ядра, перечисленные ниже, бывают хорошо выражены только в интерфазе: 1) хроматин; 2) ядрышко; 3) кариоплазма; 4) кариолемма. Хроматин представляет собой вещество, хорошо воспринимающее краситель (хромос), откуда и произошло его название. Хроматин состоит из хроматиновых фибрилл, которые могут располагаться в ядре рыхло или компактно. На этом основании можно выделить эухроматин – рыхлый (или деконденсированный) хроматин, слабо окрашиваемый основными красителями, и гетерохроматин – компактный (или конденсированный) хроматин, хорошо окрашиваемый основными красителями. При подготовке клетки к делению в ядре происходит спирализация хроматиновых фибрилл и превращение хроматина в хромосомы. После деления в ядрах дочерних клеток происходит деспирализация хроматиновых фибрилл, и хромосомы снова преобразуются в хроматин. Таким образом, хроматин и хромосомы являются различными состояниями одного и того же вещества. По химическому строению хроматин состоит из: 1) дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) – 40%; 2) белков – около 60%; 3) рибонуклеиновой кислоты (РНК) – 1%. Ядерные белки представлены двумя формами: 1) щелочными (гистоновыми) белками – 80 – 85%; 2) кислыми белками – 15 – 20%. Гистоновые белки связаны с ДНК и образуют дезоксинуклеопротеид, представляющий собой хроматиновые фибриллы, отчетливо видимые при электронной микроскопии. На определенных участках хроматиновых фибрилл осуществляется транскрипция с ДНК на различные РНК, с помощью чего в последующем происходит синтез белковых молекул. Процессы траскрипции в ядре осуществляются только на свободных хромосомных фибриллах, т. е. на эухроматине. В конденсированном хроматине эти процессы не осуществляются, поэтому гетерохроматин называют неактивным хроматином. Соотношение эухроматина и гетерохроматина является показателем синтетической активности клетки. На хроматиновых фибриллах в S-периоде интерфазы осуществляется редупликация ДНК. Эти процессы могут протекать также и в гетерохроматине, но значительно дольше. Ядрышко – сферическое образование (1 – 5 мкм в диаметре), хорошо воспринимающее основные красители и располагающееся среди хроматина. В одном ядре может содержаться от 1 до 4 и даже более ядрышек. В молодых и часто делящихся клетках размер ядрышек и их количество увеличены. Ядрышко не является самостоятельной структурой. Оно формируется только в интерфазе, в определенных участках некоторых хромосом – ядрышковых организаторах, в которых содержатся гены, кодирующие молекулу рибосомальной РНК. В области ядрышкового анализатора осуществляется транскрипция с ДНК. В ядрышке происходит соединение рибосомальной РНК с белком и образование субъединицы рибосомы. Микроскопически в ядрышке различают: 1) фибриллярный компонент (локализуется в центральной части ядрышка и представляет собой нити рибонуклеопротеида (РНП)); 2) гранулярный компонент (локализуется в периферической части ядрышка и представляет собой скопление субъединиц рибосом). В профазе митоза, когда происходит спирализация хроматиновых фибрилл и образование хромосом, процессы транскрипции РНК и синтеза субъединицы рибосом прекращаются, ядрышко исчезает. По окончании митоза в ядрах вновь образованных клеток происходит деконденсация хромосом, появляется ядрышко. Кариоплазма (нуклеоплазма или ядерный сок), состоит из воды, белков и белковых комплексов (нуклеопротеидов, гликопротеидов), аминокислот, нуклеотидов, сахаров. При участии кариоплазмы осуществляется обмен веществ в ядре, взаимодействие ядра и цитоплазмы. |