Гистоло́гия (от греч. «ткань» + λόγος «знание, слово, наука») — раздел биологии , изучающий строение, жизнедеятельность и развитие тканей живых организмов . Обычно это делается рассечением тканей на тонкие слои и с помощью микротома . В отличие от анатомии , гистология изучает строение организма на тканевом уровне (предмет изучения — ткани) .

Гистоло́гия челове́ка — раздел медицины , изучающий строение тканей человека .

Патогистология , гистопатология (от греч. « страдание , боль , болезнь ») — раздел микроскопического изучения поражённой ткани; является важным инструментом патоморфологии ( патологическая анатомия ), так как точный диагноз рака и других заболеваний обычно требует гистопатологического исследования образцов.

Гистоло́гия суде́бно-медици́нская — раздел судебной медицины , изучающий особенности повреждений на тканевом уровне.

Количественная гистология — изучает закономерности развития и функционирования тканей, используя при этом количественные переменные и строгие методы проверки гипотез.

Источник материала для исследований

Гистологическое исследование производится в отношении материала ( органов и тканей ), полученного при выполнении хирургических операций , биопсии или вскрытии (секционный материал).

История

Гистология зародилась задолго до изобретения микроскопа . Первые описания тканей встречаются в работах Аристотеля , Галена , Авиценны , Везалия . В 1665 году Р. Гук ввёл понятие клетки и наблюдал в микроскоп клеточное строение некоторых тканей. Гистологические исследования проводили М. Мальпиги , А. Левенгук , Я. Сваммердам , Н. Грю и др. Новый этап развития науки связан с именами К. Вольфа и К. Бэра — основоположников эмбриологии .

В XIX веке гистология была полноправной академической дисциплиной. В середине XIX века А. Кёлликер , Ф. Лейдиг и др. создали основы современного учения о тканях. Открытия в цитологии и создание клеточной теории стимулировали развитие гистологии. Р. Вирхов положил начало развитию клеточной и тканевой патологии. Большое влияние на развитие науки оказали труды И. И. Мечникова и Л. Пастера , сформулировавших основные представления об иммунной системе .

Нобелевскую премию по физиологии или медицине 1906 года присудили двум гистологам, Камилло Гольджи и Сантьяго Рамон-и-Кахалю . Они имели взаимно-противоположные воззрения на нервную структуру головного мозга в различных рассмотрениях одинаковых снимков.

В XX веке продолжалось совершенствование методологии , что привело к формированию гистологии в её нынешнем виде. Современная гистология тесно связана с цитологией, эмбриологией, медициной и другими науками. Гистология разрабатывает такие вопросы, как закономерности развития и дифференцировки клеток и тканей, адаптации на клеточном и тканевом уровнях, проблемы регенерации тканей и органов и др. Достижения патологической гистологии широко используются в медицине, позволяя понять механизм развития болезней и предложить способы их лечения.

Методы исследования

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 , , 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, ведёт 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,
• Иммуноцитохимические методы ,
• Метод культуры клеток ,
• Микроскопическая хирургия клетки.

Примечания

Ссылки

• Ткачёв Д. А., Минченко В. Н. .