Вопросы к экзамену гистология как наука. Задачи гистологии. Объект и предмет исследования. Место гистологии среди биологических наук
 Скачать 4.53 Mb.
|
|
ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ 1. Гистология как наука. Задачи гистологии. Объект и предмет исследования. Место гистологии среди биологических наук. Гистология (от греч. histos — ткань, logos — наука) — фундаментальная медико-биологическая наука, изучающая закономерности развития, микроскопического строения, жизнедеятельности тканей и их взаимодействие в составе органов. Традиционно гистология относится к группе морфологических паук, изучающих структуру объекта. Как учебная дисциплина гистология представляет собой объединение нескольких паук. В нее входят: цитология — наука о строении и жизнедеятельности клеток; эмбриология — наука, рассматривающая биологию развития организма; общая гистология — наука о развитии, строении и жизнедеятельности тканей; частная гистология — паука о развитии, строении и гистофизиологии органов и систем организма. Все сложные многоклеточные организмы имеют несколько уровней организации: макромолекулы — органеллы — клетки — ткани — органы — системы органов — организм. Каждый из этих уровней обладает известной автономностью и включает в себя структурные единицы предыдущих уровней. Структурные компоненты разных уровней организации являются объектом изучения разных наук. Основным предметом гистологии являются ткани, закономерности их гистогенеза (развития), морфофункциональной организации, реактивности (способности адекватно реагировать па внешние воздействия) и регенерации (восстановления). Поскольку все уровни организации живого взаимосвязаны и взаимодействуют в составе сложной, иерархически соподчиненной системы, то гистология не может не использовать данные смежных наук. Гистология, будучи морфологической наукой, тесным образом связана с физиологией. Изучать структуру и функцию отдельно друг от друга бессмысленно. Гистология исследует структуру клетки или ткани для того, чтобы определить возможность выполнения ими определенных функций, т.е. изучает взаимосвязь структуры и функции. В свою очередь, физиология не может не затрагивать структурную основу функций. Гистология — наука динамичная, поэтому она рассматривает структуру тканей в процессе развития. Представление о гистоструктуре в процессе эмбриогенеза и постнатального развития дает ключ к пониманию не только особенностей детского и стареющего организма, но и многих патологических процессов. Восстановление тканей после повреждения сродни процессам гистогенеза — процесса развития тканей. Гистогенез накладывает отпечаток и на характер озлокачествления тканей, имеет значение в процессах опухолевого роста. Исследования в области эмбриологии показали поистине безграничные возможности эмбриональной стволовой клетки, открыли широкие горизонты для использования стволовых клеток в регенерационно-пластической медицине. Анатомия, патологическая анатомия, патологическая физиология, иммунология, нейробиология также взаимодействуют с гистологией в решении важных теоретических и прикладных проблем. В связи с этим можно утверждать, что гистология — интегральная наука, гармонично сочетающая данные смежных наук. Глубокие знания структуры организма на всех уровнях крайне важны для современного врача, поскольку только на основе фундаментальных знаний можно квалифицированно проанализировать течение заболевания, поставить диагноз, назначить обоснованную терапию. Морфологические дисциплины, взаимно дополняя друг друга, обеспечивают фундаментальную подготовку врача с глубокими теоретическими знаниями, способствуют выработке практических навыков в работе, поиску эффективных, зачастую нестандартных решений в практической деятельности. Вывод: таким образом, гистология и цитология являются важной частью медицинского образования. Они создают основу для изучения других фундаментальных медико-биологических и клинических дисциплин 2. Методы гистологических исследований. Методы исследования в гистологии включают приготовление гистологических препаратов с последующим их изучением с помощью светового или электронного микроскопа. Гистологические препараты представляют собой мазки, отпечатки органов, тонкие срезы кусочков органов, возможно, окрашенные специальным красителем, помещённые на предметное стекло микроскопа, заключённые в консервирующую среду и покрытые покровным стеклом. Приготовление гистологического препарата. После забора материала выполняется его подготовка к исследованию, включающая в себя ряд этапов: 1. Фиксация (от лат. fixatio — закрепление) — фрагмент ткани обрабатывают с помощью жидкости-фиксатора, в роли которого чаще всего выступает формалин, реже — спирты, пикриновая кислота и др. Такая обработка предотвращает распад клеток и разрушение структуры ткани под действием собственных ферментов клеток и процессов гниения, таким образом сохраняя прижизненную структуру и делая возможным изучение ткани. Принцип действия фиксирующих жидкостей основан на быстрой гибели клеток и коагуляции белка. Наиболее распространённый тип фиксации — иммерсионная фиксация (от лат. immersio — погружение), при которой фрагмент ткани целиком погружается в раствор; в экспериментальных условиях также используют перфузионную фиксацию (от лат. perfusio — вливание), при которой фиксатор вводят через сосудистую систему. При этом используют как технический формалин (марка ФМ ГОСТ 1625-89), так и подготовленный («забуференный» формалин), который отличается большей стабильностью — не образуется белый осадок, свойственный техническому формалину при температуре ниже 40 °С. 2. Проводка — процесс дегидратации (обезвоживания) фрагмента ткани и пропитки его парафином. Этот этап обеспечивает уплотнение ткани, которое, в свою очередь, необходимо для получения срезов (если ткань будет излишне мягкой, то при микротомировании она будет «сминаться», образуя складки, разрывы и другие артефакты, делающие её непригодной к изучению). Традиционно проводку осуществляли путём последовательного погружения ткани в растворы ксилола и этилового спирта, однако такой метод имеет ряд существенных недостатков, как то: трудоёмкость, длительность (до четырёх суток), испарение реагентов в воздух лаборатории (что небезопасно для сотрудников лаборатории, так как ксилолы образуют взрывоопасные паровоздушные смеси, вызывают острые и хронические поражения кроветворных органов, при контакте с кожей — дерматиты), а также нестабильное качество получаемой ткани, зависящее от человеческого фактора, а именно действий лаборанта. Для решения проблем такого рода лаборатории используют альтернативные реагенты, такие как изопропанол, являющийся нетоксичным, а также аппараты — гистопроцессоры, имеющие закрытый контур и таким образом не допускающие испарений в воздух лаборатории. Путём использования гистопроцессоров также можно значительно уменьшить время проводки по сравнению с ручным методом (до одного часа при использовании гистопроцессора Xpress 120) за счёт применения вакуум-инфильтрационной и микроволновой методик. 3. Заливка — процесс создания блока, достаточно твёрдого, чтобы быть пригодным для резки (микротомирования). Выполняется путём заливания фрагмента ткани жидким парафином, целлоидином, пластмассой или специальными средами для заливки. Затем залитую ткань остужают до затвердевания блока. Целлоидин в настоящее время практически не используется; чистый парафин также обладает рядом недостатков, делающих его непригодным для исследования — при его затвердевании образуются кристаллы, уменьшающие его объём на 5—10 %, что, в свою очередь, ведет к деформации ткани, а также из-за кристаллической структуры он легко крошится при резке. Поэтому чаще всего для изготовления блоков пользуются специальными заливочными средами, представляющими собой смесь парафинов с присадками в виде рисового, пчелиного воска или полимеров. Эти присадки придают парафину эластичность, что не даёт ему крошиться при резке. Чтобы создать гомогенную среду для заливки, воск и парафин расплавляют, охлаждают и тщательно перемешивают, повторяя всю процедуру 5—10 раз. Это достаточно трудоёмкий процесс, качество получаемой среды нестабильно, поэтому некоторые лаборатории пользуются готовыми средами для заливки, изготовленными в заводских условиях и не требующими дополнительной гомогенизации. 4. Резка, или микротомирование, представляет собой изготовление тонких срезов на специальном приборе — микротоме. Толщина срезов, предназначенных для световой микроскопии, не должна превышать 4—5 мкм, для электронной — 50—60 нм. 5. Окрашивание срезов позволяет выявить структуру ткани за счёт неодинакового химического сродства различных элементов ткани к гистологическим красителям. Например, окраска гематоксилином и эозином позволяет выявить кислые структуры ткани, такие как ДНК и РНК, за счёт их связывания с гематоксилином, имеющим щелочную реакцию, и цитоплазму клеток, которая связывается с эозином (основная статья — окраска гематоксилином и эозином). Перед окрашиванием выполняется монтирование среза на предметное стекло. Для избежания формирования складок срез после микротомирования помещают на поверхность подогретой воды, где он расправляется, а потом уже на стекло. Окрашивание, как и все остальные стадии процесса изготовления гистологического препарата, может выполняться вручную и автоматически. Различают традиционное окрашивание и иммуногистохимическое. 6. Заключение срезов представляет собой помещение окрашенного среза, монтированного на предметном стекле, под покровное стекло с использованием среды для заключения, имеющей коэффициент преломления, близкий к таковому у стекла — канадский бальзам, полистирол, специальные среды для заключения. Заключённый препарат можно хранить достаточно длительное количество времени (исключение — при использовании полистирола препарат постепенно теряет прозрачность, а сам полистирол трескается. Данные изменения при заключении полистиролом значительно уменьшаются, если в полистирол добавить пластификатор (например дибутилфталат), при таком условии срок годности гистопрепарата увеличивается до 10 лет даже без покровного стекла, в течение 3 лет изменений практически не происходит). Основные методы гистологического исследования · Световая микроскопия, · Фазово-контрастная микроскопия, · Темнопольная микроскопия, · Интерференционная микроскопия, · Поляризационная микроскопия, · Люминесцентная (флуоресцентная) микроскопия, · Ультрафиолетовая микроскопия, · Электронная микроскопия, · Цитоспектрофотометрия, · Радиоавтография, · Иммунноцитохимические методы, · Метод культуры клеток, · Микроскопическая хирургия клетки. Фазово-контрастная микроскопия — метод получения изображений в оптических микроскопах, при котором сдвиг фаз электромагнитной волны трансформируется в контраст интенсивности. Используется для получения изображений прозрачных объектов. Фазово-контрастную микроскопию изобрёл Фриц Цернике, за что получил Нобелевскую премию за 1953 год. Темнопо́льная микроскопи́я — вид оптической микроскопии, в которой контраст изображения увеличивают за счет регистрации только света, рассеянного изучаемым образцом. При использовании метода темного поля регистрируются даже незначительные различия в преломляющей способности участков препарата. Основы метода разработаны Р. Зигмонди в 1906 году. Флуоресцентная микроскопия (англ. fluorescence microscopy) — метод получения увеличенного изображения с использованием люминесценции возбуждённых атомов и молекул образца. Широко применяется в материаловедении и медико-биологических областях. Иммуногистохими́ческое иссле́дование — метод микроскопического исследования тканей, обеспечивающий наиболее специфическое выявление в них искомых веществ и основанный на обработке срезов маркированными специфическими антителами к выявляемому веществу, которое в данной ситуации служит антигеном. Впервые способ окрашивания клеточных и тканевых компонентов с помощью специфических антител для микроскопического исследования был предложен A. Coons и соавторами в 1941 году; позднее были разработаны антитела, помеченные не флуоресцентными красителями, а ферментами. Световая, или оптическая, микроскопия — это один из основных методов исследования частиц, неразличимых человеческим глазом. Данный метод имеет широкое распространение в медицине, фармакологии, биологии, металлографии, криминалистике и других сферах. Увеличение изображения в световом микроскопе обеспечивается системой собирательных линз, расположенных в окуляре и объективе. Интерференционная микроскопия это один из методов, используемых для визуализации объектов поверхности. Монохроматический свет разделяется на два луча, один из которых отражается от поверхности исследуемого фрагмента, а другой-от поверхности эталонного зеркала. Поляризационная микроскопия – это метод наблюдения в поляризованном свете микроскопических объектов, имеющих оптически анизотропные элементы (или целиком состоящих из таких элементов). Ультрафиолетовая микроскопия основана на способности некоторых веществ, входящих в состав живых клеток, микроорганизмов или фиксированных, но не окрашенных, прозрачных в видимом свете тканей, поглощать УФ-излучение с определенной длиной волн (400-250 нм). Электронная микроскопия – совокупность методов исследования с помощью электронных микроскопов микроструктуры тел (вплоть до атомно-молекулярного уровня), их локального состава и локализованных на поверхностях или в микрообъёмах тел электрических и магнитных полей (микрополей). Цитоспектрофотометрия — 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 Авторадиография (радиоавтография) — метод изучения распределения радиоактивных веществ в исследуемом объекте. Плёнка (фотоматериал) с чувствительной к радиоактивному излучению фотоэмульсией накладывается на поверхность или срез объекта. Для получения распределения тех или иных веществ в объекте используют маркирование нужных молекул изотопным индикатором 3. Основные понятия гистологии: клетки, ткани, клеточные комплексы, типы клеток, клеточные популяции, клеточные диффероны, межклеточное вещество, симпласт, синцитий. Клетка — структурно-функциональная единица строения всех живых организмов, кроме вирусов и вироидов, которые не имеют клеточного строения. Клетка обладает самостоятельностью и собственным обменом веществ. Ткань – филогенетически сложившаяся система клеток и неклеточных структур, обладающих общностью строения, происхождения и специализированная на выполнении определенных функций. Клеточные комплексы - тип топологического пространства с дополнительной структурой (разбиением на клетки). Сохраняет комбинаторную природу, которая позволяет производить эффективные вычисления. Клеточные комплексы - хаусдорфово топологическое пространство X, представленное в виде объединения открытых клеток таким образом, что для каждой открытой n-мерной клетки существует непрерывное отображение f из замкнутого n-мерного шара в X, ограничение которого на внутренность шара является гомеоморфизмом на эту клетку (характеристическое отображение). При этом предполагаются выполненными два свойства: (С) Граница каждой клетки содержится в объединении конечного числа клеток меньших размерностей; (W) Подмножество пространства X замкнуто тогда и только тогда, когда замкнуто его пересечение с замыканием каждой клетки Существует два вида клеток: Прокариотическая — клетка, не имеющая ядра, более простая по строению и появившаяся в процессе эволюции раньше эукариотической; Эукариотическая — клетка, имеющая ядро, сложная по строению и возникшая позже. Типы клеточных популяций: - Эмбриональная популяция. -Статическая популяция. Гомогенная группа клеток митотически не активная (кардиомиоциты, нейроны) -Растущая популяция. Клетки, митотическая активность которых по мере роста и дифференцировки затухает (гепатоциты, эпителий почек) -Обновляющаяся популяция характеризуется множественными митозами и быстрой гибелью клеток. При этом количество вновь образованных клеток слегка превышает клеточные потери (эпидермис, эпителий кишки, клетки тканей внутренней среды). Клеточный дифферон или Гистогенетический ряд – совокупность клеток определенного типа на разных стадиях зрелости или дифференцировки: стволовые, полустволовые, бластные, созревающие и зрелые клетки. Межклеточное вещество – производное клеток, состоит из аморфного вещества и волокнистых компонентов в разных соотношениях. Симпласт – производное клеток, содержащее много ядер и органелл, результат слияния многих клеток (мышечные волокна). Синцитий – образование из клеток, соединенных отростками или десмосомами или плотными контактами (ретикулярные клетки). 4. Классификация тканей. Ткани обладают множеством признаков, по которым их можно отличить. Они различаются по своему строению, структуре, функциям, химическому составу, по характеру обновления, дифференцировки, пластичности и другим признакам. Ткани в основном классифицируются по морфофункциональным признакам. Исходя из морфологических, физиологических и генетических признаков ткани делятся на четыре основных типа: эпителиальные, соединительные или опорно-трофические, мышечные и нервные. Эти четыре типа тканей образуют органы, из которых построены системы органов тела животных. Функции каждого органа обусловлены составом его тканей. Классификация тканей по степени обновления клеток. Стабильные клеточные популяции – состоят из клеток, не способных к делению, Число клеток в ткани стабильно, клетки высокодифференцированные. Число клеток снижается по мере старения и гибели. Нервная ткань – нейроны, сердечная мышечная ткань - кардиомиоциты. Растущие клеточные популяции – способны к обновлению, росту за счет увеличения числа клеток. Специализированные клетки сохраняют способность к делению. Ткань печени, легких, желез. Обновляющиеся клеточные популяции – в связи с постоянной убылью дифференцированных клеток образуются новые в результате деления клеток росткового слоя или стволовых клеток. Эпителий кишечника, эпидермис, клетки крови. Совокупность клеток и межклеточного вещества, сходных по происхождению, строению и выполняемым функциям, называют тканью. В организме человека выделяют 4 основных группы тканей: эпителиальную, соединительную, мышечную, нервную. Эпителиальная ткань (эпителий) образует слой клеток, из которых состоят покровы тела и слизистые оболочки всех внутренних органов и полостей организма, и некоторые железы. Через эпителиальную ткань происходит обмен веществ между организмом и окружающей средой. В эпителиальной ткани клетки очень близко прилегают друг к другу, межклеточного вещества мало. Таким образом создается препятствие для проникновения микробов, вредных веществ и надежная защита лежащих под эпителием тканей. В связи с тем, что эпителий постоянно подвергается разнообразным внешним воздействиям, его клетки погибают в больших количествах и заменяются новыми. Смена клеток происходит благодаря способности эпителиальных клеток и быстрому размножению.  Различают несколько видов эпителия – кожный, кишечный, дыхательный. К производным кожного эпителия относятся ногти и волосы. Кишечный эпителий односложный. Он образует и железы. Это, например, поджелудочная железа, печень, слюнные, потовые железы и др. Выделяемые железами ферменты расщепляют питательные вещества. Продукты расщепления питательных веществ всасываются кишечным эпителием и попадают в кровеносные сосуды. Дыхательные пути выстланы мерцательным эпителием. Его клетки имеют обращенные кнаружи подвижные реснички. С их помощью удаляются из организма попавшие с воздухом твердые частицы. |