Цели:

Лектор - проф. М.Ю.Капитонона

-^ Определить назначение, содержание, место гистологии, цитологии и эмбриологии в системе подготовки врача.

^ Рассмотреть возникновение гистологии, цитологии и эмбриологии как самостоятельных наук.

Ш Охарактеризовать роль отечественных ученых в создании самостоятельных кафедр гистологии в России в 19-ом веке.

■л Определить особенности развития гистологии, цитологии и эмбриологии на современном

этапе.

•а Изучить методы исследования в гистологии: световая и электронная микроскопия, конфокальная лазерная микроскопия, гистохимия, иммуногистохимия, методы исследования живых клеток и тканей, количественные методы в гистологии (фотометрия, спектрофлуорометрия, денситомотрия, морфометрия).

I'.l ,1Д1'И 1.1

Гистологии - это наука о строении, функциях, взаимодействии и развитии тканей, составляющих организм

многоклеточных животных и человека.

о Histos-ткань, logos - учение (греч).

# Это фундаментальная медико-биологическая наука, изучающая микроскопическое и ультрамикроскопическое строение и жизнедеятельность тканей.

& Гистология описывает тканевой уровень организации живого.

Раздел 3.1

Ткань - система клеток и их производных, объединенных

общностью строения, происхождения и функций.

& Со времени Келликера и Лейдига (середина 19-го века) выделяют 4 вида тканей (эпителий, соединительная, мышечная и нервная ткани).

ч> Клетка - это главная тканеобразующая единица, но не единственный гистологический элемент.

«§ Общая гистология описывает тканевой уровень организации живого, а частная гистология (микроскопическая анатомия) - строение органов организма человека по системам.

Раздел 3.1

Концепция тканей важна для медицины:

Разные ткани дают разные виды опухолей (рак - это злокачественная опухоль из эпителиальной ткани).

Некоторые болезни поражают

определенный вид тканей (диффузные болезни соединительной ткани:

системная красная волчанка и др.)

При повреждении каждая ткань имеет свой потенциал регенерации (высокий -эпителия, низкий - у нервной ткани).

Раздел 1.1

Основателем гистологии (в конце 18-го века) является

французский анатом и физиолог Биша (Bichat), не

использовавший

микроскопический метод,

хотя микроскоп к тому

времени уже был

изобретен.

Раздел 1.1

Первый гистолог на планете -

Ф Французский ученый Биша (Bichat 1771-1802),

<ё> Автор книги «Общая анатомия в приложении к физиологии и медицине» 1801г.

Ш Автор первого определения тканей «простые структуры, сочетаясь по 4-6-8, образуют органы».

• Выделил 21 вид тканей (костная, хрящевая, мышечная - но и «артерии», «вены», «волосы»).

Раздел 1.1

Термин «гистология» предложен через 17 лет

после смерти Биша

немецким морфологом

ИМайером, применившим для

описания тканей микроскоп.

Раздел 2.1 Цитология - наука о структуре, функции и развитии клетки.

■4 Клетка - это элементарная структурно- функциональная и генетическая единица организма, составляющая основу его

жизнедеятельности и обладающая всеми признаками живого: раздражимость,

проводимость, сократимость, поглощение и усвоение, секреция, экскреция, дыхание, рост и размножение.

■о Эукариотическая клетка - это система, состоящая из ядра и цитоплазмы, отграниченная от внешней среды

плазматической мембраной.

Ш Цитоморфология, цитофизиология и цитохимия и цитогенетика - главные разделы цитологии.

Раздел 5.1

Эмбриология - наука о закономерностях развития зародыша.

Ш Embryon - зародыш, logos - учение (греч.)

# Эмбриогенез - это часть онтогенеза.

Ш Эмбриогенез тесно связан с прогенезом (развитие и созревание половых клеток) и ранним постнатальным онтогенезом.

Ш Для понимания онтогенеза необходимо знание филогенеза (биогенетический закон Э.Геккеля (середина XIX века) о повторении онтогенезом филогенеза в сжатой форме).

Возникновение и развитие гистологии как науки (домикроскопический период) (раздел 1.1)

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

ЭТАПЫ СТАНОВЛЕНИЯ ГИСТОЛОГИИ. Раздел 1 1

• 1667 год - Robert Hooke - создал микроскоп, рассмотрел клетки растений.

Ш 1590 - братья Янсен Ганс и Захариус - «медные дельфины».

■» 17-18 век - Антон ван Левенгук (добавил окуляр, поднял увеличение до хЗОО-400, увидел движение клеток (эритроциты, спермин)

& Петр I, посетив Голландию, увидел движение эритроцитов, заказал Шепперу 1-ый русский микроскоп (1698 г.).

&■ Дальнейшее развитие микроскопической техники:

М. Мальпиги описал разные виды клеток, но считал клетку одной из многих гистологических элементов (как волокна, трубочки, сосуды)

Ш Каспар Вольф - член Петербургской академии наук - первые попытки объяснить закономерности клеточного строения и происхождения клеток (первый эволюционист).

В 1839 году Шлейден и Шванн одновременно сформулировали клеточную теорию

S Клетки - элементарные единицы всего живого.

А Из клеток построены все животные и растительные организмы.

# Шлейден - теория цитобластемы: клетки возникают вокруг ядра путем концентрации глыбок и зерен (нарисовал почкование дрожжевой клетки, но неправильно объяснил.

Теодор Шванн (1839) «Микроскопическое исследование соответствия в структуре и росте животных и растений»

# Сходство животных и растительных клеток, универсальность клеточного строения.

■Ш Описал деление клеток, но не оценил его значение (процесс, обратный ассимиляции клеток.

<§ Описал взаимоотношения клеток, но свел свойства целостного организма к свойствам клеток.

Рудольф Вирхов - автор 1-го учебника по патогистологии «Целлюлярная патология». Он развил клеточную теорию.

& «свободное образование клеток по Шлейдену и Шванну - фантазия»,

# Вирхов создал теорию клеточного государства: клетки зависят друг от друга, но функционируют самостоятельно, хотя эта самостоятельность относительна,

Ф Вирхов привел гистологические представления в соответствие с современными взглядами: в одну группу объединил соединительную, хрящевую и костную ткань, как содержащие и клетки, и межклеточное вещество.

II Труды Вирхова положили конец механистическим воззрениям в гистологии.

РАЗВИТИЕ И СТАНОВЛЕНИЕ ГИСТОЛОГИИ КАК НАУКИ (МИКРОСКОПИЧЕСКИЙ ПЕРИОД) 1.1
Этап	Представи­тели	Сущность взглядов	Ошибочность представлений
Гистология в период становле­ния клеточной теории	Мальпиги, Вольф, Шлейден, Шванн, Вирхов (1-я половина 19 века)	Создание клеточной теории об универсально­сти клеточного строения	Механицизм представлений об автоном­ности клеток, ошибочность представлений об их делении
Возникнове­ние морфо-функцно-нальных систем	Келликер, Лейдиг (60-е-90-е годы);	Первые учебники, современная классифика­ция тканей (21-13-8-4).	Не учитывалось происхожде­ние тканей

Этапы становления гистологии:

Л К концу 19 века накапливаются данные о глубокой специфичности тканей высших организмов и человека, возникающей в ходе онтогенеза и обусловленной филогенетически.

$ Ремак (в противоположность Келликеру и Лейдигу) - зародышевые листки отличаются по форме, структуре, и взаиморасположению клеток. Каждый дает начало определенным тканям.

* Геккель и Бар: эпителий - изначальная в онтогенезе ткань (генетическая классификация тканей).

« Гертвиг - учение о мезенхиме.

$ Райхерт, Гис - учение о соединительной ткани и ее трофических функциях.

4 Русская школа: М.В.Ломоносов (первый внедрил микроскоп), Шумлянский А. М. (1748-1795) - описал капсулу почечного тельца. Тереховский М.М. - профессор анатомии и ботаники Петербургского сухопутного госпиталя - опроверг теорию самозарождения клеток и обосновал экспериментально.

1.1 Преподавание iiiomoiiioii шеюпоши n России ii.i4.iiKM i. ii Mot.конском унинорсиинс п конце 18-го

IK К.I

К ;) l»j|) (1792 1826) iMtipnonoi, i.iii. каф.

i ранникчп.пои .in.i iomiiii и <|)И1ио11()1 ии первым

и России н 1841 тду начап читан, курс

III НИИ II I 1< К |>Оу|>| ( КОИ Ml'ДИКО

кируршческои академии, коюрыи с 1852 г. пыдонен н 01ДС111.1П.1И курс.

Ка(|шдра 1ИСЮП01ИИ н Медико-хирургической академии (1-й н ПоюрЬурге) основана в 1868 г. (Н.М.Якубович - 1-ый зав.каф.).

1.1

-В России 1-я кафедра гистологии, эмбриологии и сравнительной анатомии на медицинском («лекарском») факультете появилась в Московском Университете по новому (3-му, 1863 года) уставу Российских университетов в 1864 году (до этого элементы гистологии преподавались на кафедре анатомии - ординарный профессор Соколов, и физиологии - экстраординарный профессор П.Эйнбродт. Электив по сравнительной эмбриологии вел приват-доцент Ковальский .

-В 1864 году кафедра гистологии оставалась вакантной, но доктор медицины А.И.Бабухин был отправлен на специализацию за границу, а в 1865 году он стал приват-доцентом кафедры, читавшим гистологию (физиология нервной и мышечной систем, развитие нервных волокон). Он стал последователем безвременно ушедшего профессора-физиолога Павла Эйнбродта, предвосхитившего выделение гистологии в самостоятельную академическую дисциплину. С 1869 года - Бабухин ординарный профессор кафедры гистологии. С 1891 г. зав.каф. гистологии -ученик Бабухина Огнев И.Ф. (диссертация по сетчатке).

1.1 !

А.И.Бабухин (1827- 1891), основатель

московской школы

гистологов (описал

гистофизиологию мышечной и нервной ткани: развитие нервных волокон, строение сетчатки).

1-я кафедра

гистологии в России создана в Московском университете в 1864 г. Позднее в этом же году создана кафедра

гистологии в Казанском университете.

1.1

Кафедра гистологии в Медико-хирургической академии создана в 1868 г. и возглавлялась Н.М.Якубовичем (1817-1879), описавшим тонкое строение ЦНС.

С 1895 г. Кафедрой заведовал М.Д. Лавдовский (1846-1902), описавший регенерацию нервных волокон, автор 1-го в России(с Ф.В.Овсянниковым) учебника по гистологии.

Ф.В.Овсянников (1827-1906) - в 1858-1862 г. возглавлял кафедру физиологии и общей патологии на мед. факультете Казанского университета. Он основоположник экспериментальной физиологии и микроскопической анатомии в России (его ученик -И.П.Павлов).

Он начинал преподавать гистологию на кафедре анатомии и физиологии Петербургского университета, а с 1894 г. - на вновь созданной кафедре гистологии. Один из основателей морфо-функционального направления (гистофизиология органов чувств).

РАЗВИТИЕ И СТАНОВЛЕНИЕ ГИСТОЛОГИИ КАК НАУКИ (МИКРОСКОПИЧЕСКИЙ ПЕРИОД) 11
Этап	Представители	Сущность взглядов
Возникнове­ние генетиче­ского подхода к гистологиче ским системам	Ремак, Геккель, Бэр, Гис, Гертвиг (конец 19-начало 20-го века). Бабухин, Огнев, Овсянников, Якубович, Лавдовский, Максимов, Догель, Перемежко.	Классификации тканей на основе генетического подхода, подробное описание видов тканей.
Современ­ный период	Хлопин, Заварзин, Елисеев, Клишов, Кнорре, Афанасьев, Волкова, Кузнецов, Шахламов, Автандилов	Переход на ультраструктур­ный уровень познания

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В ГИСТОЛОГИИ. ^{1 2!}

# Методы изучения живых тканей (культивирование in vitro - тканевая инженерия, изучение поведения внутриклеточных паразитов: вирусов, микоплазм).

<& Методы изучения фиксированных тканей (светооптические и электронно-микроскопические).

Светооптические методы микроскопического исследования: - Обычная световая микроскопия (окрашенных гистологическими красителями объектов) $ - темнопольная микроскопия (для живых неокрашенных объектов - микроорганизмов), микроскоп имеет специальный конденсор, делающий объект освещенным на темном фоне.

# - фазово-контрастная микроскопия использует оптическую систему, которая позволяет рассмотреть прозрачные объекты без окраски (например, живые объекты). Она основана на принципе, что луч, проходя через клетки и межклеточное вещество, имеющие разный показатель преломления, меняет свою скорость по-разному (т.е. меняется фаза световой волны). Структуры выглядят более темными или более светлыми.

Ш интерференционная (поляризационная + фазово-контрастная) микроскопия создает 3-х-мерное изображение (используется оптика Номарского).

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В ГИСТОЛОГИИ. ¹-^2!

# - Поляризационная микроскопия позволяет увидеть объекты, состоящие из высоко организованных молекул и, как следствие, обладающие двойным лучепреломлением: как коллаген, микрофиламенты и проч. В нем устанавливают два перпендикулярных фильтра, между которыми помещается объект. Если в объекте есть структуры с двойным лучепреломлением, то их ориентированные молекулы развернут ось света, исходящего от поляризатора, и будут выглядеть яркими на темном фоне.

* -Люминисцентная микроскопия. Люминисценция - это способность некоторых веществ, будучи облученными одной длиной волны, испускать излучение большей длины волны. Обычно при облучении УФ-лучами объекты испускают волны световой длины. Естественная (первичная) люминисценция - слабая. Вторичная (наведенная) - сильная (например, при обработке парами формалина адреналин флюоресцирует. Можно усилить флюоресценцию флюоресцирующими красителями (родамин). В микроскопе два параллельных фильтра (для фильтрации волн от источника и от объекта.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В ГИСТОЛОГИИ. ^{1 3}'

* Электронная микроскопия:

# - трансмиссионная ЭМ, как и световая, показываетт объект «на просвет». ЭМ использует вместо светового луча поток электронов, испускаемых раскаленным катодом, которые частично проникают через объект (ультратонкий срез ткани), частично задерживаются им. Вместо линз у ЭМ электромагнитные катушки. Изображение получается не на сетчатке, а на фотопластинке (прошедшие через объект электроны засвечивают ее) или на флюоресцирующем экране. Электронная микроскопия дает черно-белое изображение! (Черные структуры - электроноплотные, белые - электронопрозрачные).

• - сканнирующая ЭМ дает 3-х-мерное изображение (на поверхность объекта напыляется металл, от которого под углом отскакивают электроны).

* Электронный микроскоп дает большее увеличение, чем световой микроскоп (свыше 100 тысяч раз) и большую разрешающую способность (0.2 мкм - 3 нм), так как длина волны у пучка электронов гораздо короче, чем у светового пучка.

1.3

1.3 МИТОЗ. АНАФАЗА. Трансмиссионная элекфонмли микроскопия, х 10,000.

Ch - дочерние хромосомы, расходящиеся по полюсам клетки.

Деление клетки в культуре. Сканнирующая электронная микроскопия, хб.ООО

1 удлиняется

Округлая клетка

Клетки ото­двигаются друг от друга

У нее появляется

разделительная

борозда

Но узкий

межклеточный мостик сохраняется до разделения

1.2

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СМ и ЭМ

признак	световой микроскоп	электронный микроскоп
освещение	свет (солнца, эл.лампы)	пучок электронов
линзы	оптические (стекло)	электромаг­нитные катушки
увеличение	до х 1,000	от 1,000(о6ычн о до 100.000 раз)
разрешение	200 нм	0.2 нм
цвет изображения	зависит от окраски	черно-белый

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В ГИСТОЛОГИИ

Гистохимия - это метод окраски тканей, выявляющий наличие и локализацию в клетках или межклеточном матриксе определенных макромолекул (биохимия выявляет лишь наличие и количество веществ, но не локализацию). При окраске срезов образуется цветной продукт, который выявляется световым микроскопом. Например, нуклеиновые кислоты можно выявить реакцией Фельгена (окраска галлоцианином-хромовыми квасцами, ДНК и РНК окрашиваются в темно-красный цвет), липиды '- Суданом III (желтый цвет) или серебрением (осмированием) - черный цвет.

Если до окраски по Фельгену обработать срез ферментом ДНКаза, расщепляющим ДНК, то после окраски окрашенными будут лишь РНК. Если обработать срез РНК-азой, то окраска будет обусловлена присутствием только ДНК. Такая предварительная обработка дает контроль гистохимических реакций.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В ГИСТОЛОГИИ

Разновидность гистохимии - гистоэнзимология -устанавливает локализацию ферментов (энзимов) в структурах тканей (кислая фосфатаза «метит» лизосомы, ацетилхолинэстераза - нервную ткань -(используется для диагностики болезни Гиршпрунга.

Количественная гистохимия с помощью

фотометрии, денситометрии позволяет оценить количественно наличие веществ в структурах.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В ГИСТОЛОГИИ. ^{1 2}

Ф Иммуногистохимия - более чувствительный и специфичный метод, чем рутинная гистохимия, где любая макромолекула (антиген )может быть выявлена с помощью антител.

• Например, лимфоциты T-хелперы имеют на поверхности антигенный маркер CD4+. Если обработать срез антиС04+антителами, связанными с флюоресцирующим красителем (флюоресцином, например), то по свечению в люминисцентном микроскопе можно выявить все Т-хелперы, присутствующие на срезе.

• Описанный метод - это прямой иммуногистохимический метод. При непрямом методе флюоресцирующей меткой метят не первичное антитело, а вторичное антитело, которое является антителом к комплексу антиген-первичное антитело. Непрямой метод является более чувствительным.

• Иммуногистохимия (так же как и рутинная гистохимия) применима как на уровне светового, так и электронного микроскопа.

Тимус, гистологический препарат,

окраска антиС08+антителами

(непрямой метод иммуногистохимии)

Щ!*'.!^ * *- £. -«г* ч!&

Т-супрессоры (клетки, экспрессирующие на поверхности антиген CD8+), имеют на поверхности темный ободок.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В ГИСТОЛОГИИ. '

• Техника замораживания-скалывания: быстро замороженная в криоконсервантах ткань режется сверх-охлажденным лезвием - но ткань не режется, а ломается в местах наименьшего молекулярного связыввания, например между наружным и внутренним листком биомембран. Затем на поверхность скола напыляется металл, и реплика просматривается в электронном микроскопе.

• Конфокальный лазерный микроскоп (световой) - позволяет независимо от толщины среза получить контрастное изображение и провести пространственную реконструкцию тканей. Лазерный луч сам производит оптический срез ткани на любом уровне. Это разновидность люминисцентной микроскопии.

• Морфометрия - метод количественной оценки изображения (определении площади, периметра, ровности контуров и проч.)

8