Методы исследования тканей в гистологии. Методы исследования. Современные положения клеточной теории

Методы исследования в гистологии, цитологии и эмбриологии Часть I

Ивановская государственная медицинская академия
Кафедра гистологии, эмбриологии и цитологии
Методы исследования в
гистологии, цитологии и
эмбриологии
Часть I
к.м.н., старший преподаватель М.Р. Гринева
д.м.н., профессор С.Ю. Виноградов
д.м.н., профессор С.В. Диндяев
далееВведение
Методы исследования живых клеток и тканей
Виды гистологических препаратов фиксированных клеток
Изготовление гистологического препарата
Гистологический препарат
Взятие материала
Фиксация материала
Уплотнение материала
Приготовление срезов
Виды микротомов
Окрашивание срезов
Методы окрашивания
Типы красителей
Заключение срезов в консервирующую среду
Методы микроскопии
Световая микроскопия
Устройство светового микроскопа
Техника микроскопирования
Темнопольная микроскопия
Поляризационная микроскопия
Фазово-контрастная микроскопия
Флюоресцентная (люминесцентная) микроскопия
Электронная микроскопия
Рекомендуемая литература
назад
далее

Введение

В современной гистологии, цитологии и эмбриологии применяются
разнообразные методы исследования, позволяющие всесторонне изучать
процессы развития, строения и функции клеток, тканей и органов.
Главными этапами цитологического и гистологического анализа являются
выбор объекта исследования
подготовка его к микроскопированию
применение методов микроскопирования
качественный и количественный анализ изображения
Объектами
исследования
служат
гистологические
изготовленные из живых или фиксированных клеток.
препараты,
оглавление далее

Методы исследования живых клеток и тканей

Изучение живых клеток и тканей позволяет получить наиболее полную
информацию об их жизнедеятельности – проследить процессы движения,
деления, разрушения, роста, дифференцировки и взаимодействия клеток,
продолжительность их клеточного цикла, реактивные изменения в ответ на
действие различных факторов.
Методы
Прижизненное
в организме (in vivo)
Вживление прозрачных камер
Прижизненная микроскопия
Трансплантация
Прижизненное в культуре
клеток и тканей (in vitro)
Суспензионные культуры
Монослойные культуры
Культивирование in vivo
назад
оглавление далее

Виды гистологических препаратов фиксированных клеток

Срез
тонкие (толщина
более 1 мкм)
полутонкие
(толщина менее
1 мкм)
ультратонкие
(толщина менее
0,1 мкм)
Мазок
крови
красного
костного
мозга
спинномозговой
жидкости
слюны
влагалищный
и др.
Отпечаток
селезенки
тимуса
печени
слизистой
оболочки
мочевого
пузыря
слизистой
оболочки
щеки
и др.
назад
Пленка
брюшины
плевры
мягкой мозговой
оболочки
соединительной
ткани
и др.
оглавление далее

Изготовление гистологического препарата

назад
оглавление далее

Гистологический препарат

Гистологические препараты, как правило, представляют собой срезы (толщиной
5-15 мкм) органов, тканей или клеток, окрашенные специальными гистологическими
красителями.
Гистологический препарат 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.
Процесс изготовления гистологического препарата включает включает следующие
основные этапы:
1. Взятие и фиксация материала
2. Уплотнение материала
3. Приготовление срезов
4. Окрашивание срезов
5. Заключение срезов в прозрачную среду
назад оглавление далее

Взятие материала

Изготовление гистологического препарата производится из органов и тканей,
полученных несколькими путями:
биопсия (пунктат),
операционным путем,
секционный (трупный) материал,
экспериментальный
При этом должны учитываться следующие моменты:
1. Забор материала должен проводиться как можно раньше после смерти
или забоя экспериментального животного, а при возможности от живого
объекта (биопсия), чтобы лучше сохранились структуры клетки, ткани или
органа.
2. Забор кусочков должен производиться острым инструментом, чтобы не
травмировать ткани.
3. Толщина кусочка не должна превышать 5 мм, чтобы фиксирующий
раствор мог проникнуть в толщу кусочка.
4. Обязательно
производится
маркировка
кусочка
(указывается
наименование органа, номер животного или фамилия человека, дата
забора и так далее).
назад оглавление далее

Фиксация материала

Цель фиксации материала – сохранение прижизненного морфологию
клеток и тканей, предотвращение аутолиза и посмертных изменений.
Фиксатор вызывает денатурацию белка и стабилизацию липидов и тем
самым приостанавливает обменные процессы и сохраняет структуры в их
прижизненном состоянии.
Фиксация достигается чаще всего погружением кусочка в фиксирующие
жидкости, которые могут быть простыми (формалин, спирты, глутаровый
альдегид, ацетон) и сложными (раствор Карнуа, фиксатор Ценкера и др.).
Фиксация может достигаться также замораживанием (охлаждением в струе
СО2, жидким азотом и др.).
Подбор фиксаторов и продолжительность фиксации индивидуален для
различных органов и тканей и обычно колеблется от 2 до 24 часов.
назад оглавление далее

Уплотнение материала

Целью этого этапа является придание исследуемому материалу такой
плотности, которая позволит получить тонкие срезы необходимой толщины.
Этого достигают двумя способами:
Замораживание образца с последующей резкой на замораживающем
микротоме.
Пропитывание уплотняющими средами (парафин, эпоксидные смолы и др.)
Основные этапы парафиновой проводки:
Промывка материала проточной водопроводной водой для удаления
фиксатора.
Обезвоживание (дегидратация) материала в спиртах увеличива-ющейся
концентрации (70, 80, 90, 96, абсолютный – 100%).
Удаление спирта и подготовка материала к пропитыванию парафином
обработкой растворителями парафина (ксилол и др.) и смесью парафина и
ксилола (при температуре 37°С)
Заливка в чистый расплавленный парафин (при температуре 56°С).
Охлаждение парафина и формирование блоков.
назад оглавление далее

Приготовление срезов

Для изготовления тонких срезов заданной толщины в настоящее время
используются специальные приборы – микротомы (для световой микроскопии)
и ультрамикротомы (для электронной микроскопии).
Специальные ножи микротомов позволяют получить срезы толщиной:
3-8 мкм из материала, залитого в парафин,
10-25 мкм из материала, замороженного в камере микротома-криостата
0,08-0,1 мкм из материала, подготовленного для электронной микроскопии
Полученные срезы помещают на предметные стекла (для световой
микроскопии) или монтируются на специальные сеточки (для электронной
микроскопии).
назад оглавление далее

Виды микротомов

санный
ротационный
криостатный
замораживающий
для экспрессдиагностики,
гистохимии
вибротом
изготовление
парафиновых
срезов
изготовление
серийных
парафиновых
срезов
изготовление
срезов при
температуре
-20°С и ниже
для гистохимии
и иммуноцитохимии
изготовление
срезов фиксированных и
нефиксированных тканей
назад оглавление далее

Окрашивание срезов

Клеточные
структуры
без
специальной
обработки,
как
правило,
не
различимы даже при большом увеличении микроскопа. Они бесцветны и
прозрачны.
Для выявления тканевых компонентов, отдельных клеток, внутриклеточных
структур используют красители – вещества с высоким сродством к различным
компонентам ткани и с определенными цветооптическими свойствами.
Способность тканевых компонентов по-разному окрашиваться зависит от
кислотно-основных (щелочных) свойств веществ, входящих в их состав.
Перед окрашиванием срезы депарафинируют, проводя последовательно
через растворитель парафина (ксилол), спирты нисходящей концентрации (100,
96, 90, 80, 70%) и помещают в воду.
назад оглавление далее

Методы окрашивания

Общегистологические
Специальные
Гистохимические
выявление
общего плана
строения
клеток, тканей,
органов
выявление
специализированных
структур в
клетках и
тканях
анализ
химического
состава клеток
и
межклеточного
вещества
назад
Импрегнация
выявление
специализированных
структур в
клетках и
тканях
оглавление
далее

Импрегнация

Метод выявления тканевых структур путем пропитывания объектов
гистологического исследования растворами солей тяжелых и драгоценных
металлов (например, азотнокислое серебро (серебрение), кобальт, хлористое
золото (золочение), кадмий, осмиевым ангидрид и др.).
Участки ткани, в которых происходит осаждение солей металлов на
гистологических структурах, приобретают черный или бурый цвет в
зависимости от количества и свойств восстановленного металла.
Периферический нерв
(поперечный срез).
Импрегнация оксидом
осмия
Мультиполярный нейрон.
Импрегнация нитратом серебра
Мультиполярные нейроны.
Импрегнация нитратом серебра
назад оглавление далее

Типы общегистологических красителей

основные
основания,
связываясь с
кислотными
соединениями
гистологических
структур, вызывают
обычно их
окрашивание в синефиолетовые цвета
базофилия
метахромазия
нейтральные
кислые
содержат как
основные, так и
кислые красящие
компоненты
соединяясь с
основными
(щелочными)
соединениями
гистологических
структур,
окрашивают их в
цвета красителя
нейтрофилия
оксифилия
назад
оглавление далее

Базофилия

Основные (щелочные) красители активно связываются со структурами, которые
содержат кислоты и несут отрицательный заряд – например, ДНК, РНК.
К ним, в частности, относятся гематоксилин, толуидиновый синий, тионин,
метиленовый синий, азуры и др.
Способность окрашиваться основными (щелочными) красителями называется
базофилией (от греч. basis – основа и philia – любовь).
Поэтому структуры, связывающие эти красители, называются базофильными.
В клетке базофилией обладает ядро (вследствие высокого содержания ДНК и РНК),
иногда цитоплазма (при высоком содержании в ней рибосом или гранулярной ЭПС).
Базофильно может окрашиваться межклеточное вещество некоторых тканей – например,
хрящевой.
Базофилия ядра
нейтрофильного гранулоцита.

Увеличение: х630.
назад
оглавление далее

Метахромазия

Метахромазия (от греч. meta – изменение и chroma – цвет, краска) – изменение цвета
некоторых основных красителей при их связывании со структурами, обладающими
специфическими химическими свойствами (обычно высокой концентрацией
сульфатированных гликозаминогликанов).
К таким красителям относятся толуидиновый синий, азур II, тионин и др.
Способность метахроматически окрашиваться обладают гранулы базофильных
лейкоцитов, тучных клеток.
Указанные красители окрашивают другие базофильные структуры в тех же тканях в
обычный свойственный им цвет, т.е. ортохроматически (от греч. orthos – правильный и
chroma – краска).
Метахромазия зернистости
базофильного гранулоцита.
Окраска по Романовскому-Гимзе.
Увеличение: х630.
назад оглавление далее

Оксифилия

Кислые красители связываются со структурами, имеющими положительный заряд –
например, белки.
К таким красителям относятся эозин, оранж G, эритрозин, пикриновая кислота и др.
Способность окрашиваться кислыми красителями называется оксифилией, или
ацидофилией (от греч. oxys или лат. acidus – кислый и греч. philia – любовь).
Структуры, связывающие
ацидофильными.
эти
красители,
называются
оксифильными
или
Оксифилия свойственна цитоплазме клеток (особенно при высоком содержании в
ней митохондрий и некоторых белковых секреторных гранул), эритроцитам (благодаря
высокой концентрации в них гемоглобина). Оксифильно окрашивается цитоплазма
кардиомиоцитов, мышечных волокон скелетной мускулатуры, некоторые компоненты
межклеточного вещества (например, коллагеновые волокна).
Оксифилия зернистости
эозинофильного гранулоцита.
Окраска по Романовскому-Гимзе.
Увеличение: х630.
назад
оглавление далее

Нейтрофилия

Нейтрофилия
(от
лат.
neutrum
–
ни
тот,
ни
другой,
и
philia - предрасположение, любовь) – способность гистологических структур
окрашиваться и кислыми, и основными красителями.
Нейтрофилия зернистости
нейтрофильного гранулоцита.
Окраска по Романовскому-Гимзе.
Увеличение: х630.
назад
оглавление далее

Заключение срезов в консервирующую среду

Окрашенные гистологические препараты обезвоживаются в спиртах
восходящей концентрации (70, 80, 90, 96, абсолютный – 100%) и
просветвляются в ксилоле, бензоле, толуоле или некоторых маслах.
Для длительного хранения обезвоженный гистологический срез заключают
(монтируют) в прозрачную консервирующую среду (смолу хвойных деревьев –
канадский, пихтовый бальзам, а также в синтетические среды).
На постоянном гистологическом препарате срез ткани располагается на
предметном стекле, сверху закрыт покровным стеклом. Между стеклами
(предметным и покровным) находится заливочная среда, обладающая
коэффициентом преломления световых лучей, близким к таковому у стекла.
назад оглавление далее

Методы микроскопии

оглавление далее

Методы микроскопии

Оптическая
Световая
Поляризационная
Темнопольная
Фазовоконтрастная
Электронная
Просвечивающая
(трансмиссионная)
Сканирующая
(растровая)
Флюоресцентная
(люминесцентная)
назад оглавление далее

Световая микроскопия

Изучение гистологического препарата осуществляется в проходящем свете
с помощью светового микроскопа.
Источник света естественный или искусственный (различные лампы). Свет
собирается в конденсор и далее направляется через препарат в объектив.
Окуляр дополнительно увеличивает это изображение.
Качество
изображения
(четкость)
определяется
разрешающей
способностью микроскопа, т.е. минимальным (разрешающим) расстоянием,
на котором оптика микроскопа позволяет различить раздельно две близко
расположенные точки. Эта величина пропорциональна длине световой волны и
для обычного светового микроскопа равна приблизительно 0,2 мкм.
Чем меньше разрешающее расстояние, тем выше разрешающая способность
микроскопа и тем более мелкие объекты можно исследовать.
Увеличение микроскопа – это соотношение между истинными размерами
исследуемого объекта и размерами его изображения, получаемого с помощью
микроскопа. Ориентировочно оно оценивается как произведение увеличений
объектива и окуляра и может достигать 2500 раз.
назад оглавление далее

Устройство светового микроскопа

4
3
5
2
6
7
8
1
12
11
10
9
Основание микроскопа
Тубусодержатель
Тубус
Окуляр (чаще ×7)
Револьвер микроскопа
Объективы
а) сухие: ×8, ×20, ×40
б) иммерсионный ×90
7. Предметный столик
8. Конденсор
9. Макрометрический винт
10.Микрометрический винт
11.Винт конденсора
12.Зеркало
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Общее увеличение микроскопа = увеличение объектива × увеличение окуляра
назад
оглавление далее

Техника микроскопирования

1. Микроскопирование гистологического препарата начинают с установки правильного
освещения. Для этого с помощью вогнутого зеркала, собирающего рассеянный пучок
света, и конденсора достигают равномерного освещения поля зрения.
2. На предметный столик помещают гистологический препарат покровным стеклом вверх.
3. Изучение гистологического препарата начинают при малом увеличении (объектив х8), при
этом расстояние между объективом и покровным стеклом должно быть около 1 см.
Установку резкости проводят с помощью макровинта.
4. Рассматривают детали гистологического препарата по всей площади, перемещая его на
предметном столике.
5. Устанавливают в центр поля зрения участок гистологического препарата, который следует
изучить при большом увеличении (объектив х40).
6. С помощью револьверного устройства ставят объектив с более сильным увеличением
(х40). Установку резкости проводят с помощью микровинта.
7. Для изучения очень мелких гистологических структур используют иммерсионный
объектив (х90).
На покровное стекло препарата наносят каплю иммерсионного масла.
Осторожно опускают тубус до соприкосновения линзы объектива к маслу.
Установку резкости проводят с помощью микровинта.
После окончания работы иммерсионное масло удаляют с объектива и покровного
стекла марлей.
назад оглавление далее

Техника микроскопирования (примеры)

Почка.
Окраска: гематоксилин-эозин.
Увеличение: х 56
(малое увеличение).
Почка.
Окраска: гематоксилин-эозин.
Увеличение: х 280
(большое увеличение).
Почка.
Окраска: гематоксилин-эозин.
Увеличение: х 630
назад
(иммерсионное
увеличение).
оглавление далее

Темнопольная микроскопия

Основана на использовании специального конденсора, освещающего
препарат «косыми» лучами, не попадающими в объектив.
При наличии объекта в поле зрения свет отражается от него и
направляется в объектив.
Метод часто используется для изучения живых неокрашенных клеток.
назад
оглавление далее

Поляризационная микроскопия

Позволяет обнаружить двойное лучепреломление – анизотропию.
На объект исследования направляется поляризованный пучок света, т.е. лучи света
направлены строго в одной плоскости.
Это обеспечивает особый фильтр – поляризатор. Такой свет направляется на объект
исследования.
Второй фильтр – анализатор расположен между объективом и окуляром и позволяет
регистрировать угол отклонения плоскости поляризации света.
Микроскопия позволяет регистрировать пространственное расположение молекул в
объективе или кристаллические структуры.
Кристаллы оксалатов.
Поляризационная
микроскопия.
Увеличение х100
назад оглавление далее

Фазово-контрастная микроскопия

Метод служит для получения контрастных изображений прозрачных и бесцветных объектов, в
частности, позволяет изучать живые неокрашенные препараты.
Даже при очень малых различиях в показателях преломления разных элементов препарата
световая волна, проходящая через них, претерпевает разные изменения по фазе (приобретает
фазовый рельеф). Эти фазовые изменения, не воспринимаемые глазом, преобразуются с помощью
специального оптического устройства (кольцевой диафрагмы в конденсоре и фазовой пластинки в
объективе) в изменения амплитуды световой волны, т. е. в изменения яркости («амплитудный
рельеф»), которые уже различимы глазом.
Иными словами, в получаемом видимом изображении распределение яркостей (амплитуд)
воспроизводит фазовый рельеф. Получаемое таким образом изображение называется фазовоконтрастным.
Pseudotrichonympha grassi.
Неокрашенный препарат.
Фазовый контраст
Семенники крысы.
Неокрашенный препарат.
Фазовый контраст
Семенники крысы.
Окраска: гематоксилин-эозин
Световая микроскопия
назад оглавление далее

Флюоресцентная (люминесцентная) микроскопия

Использует принцип свечения объекта исследования при освещении его
ультрафиолетовыми лучами. Источником света служат специальные лампы.
Существует аутофлюоресценция – собственная или первичная
флюоресцен-ция. Например, свечение эластических волокон в стенке артерий.
Вторичная флюоресценция возникает после обработки препаратов
специальными красителями – флюорохромами (акридин оранжевый, родамин,
флюоресцин и др.).
Например: после обработки акридиновым оранжевым в клетке очень четко
обнаруживается ядерная ДНК (ярко-зеленое свечение) и РНК (ярко-красное
свечение). После фиксации тканей в парах формальдегида (метод Фалька)
обнаруживается
ярко-зеленое
свечение
серотонина,
катехоламинов
(адреналин, норадреналин).
Если флюоресцентные красители связать со специфическими антителами
– можно будет выявить их антигены. Этот метод получил название
иммуноцитохимического.
назад оглавление далее

Флюоресцентная (люминесцентная) микроскопия (примеры)

.
.
.
.
Цитоскелет эукариот
(эндотелиальные клетки быка).
Имунноцитохимический метод
окрашивания.
Актиновые микрофиламенты
окрашены в красный,
микротрубочки - в зеленый, ядра
клеток - в голубой цвет.
Нуклеиновые кислоты
в эпителии маточных
желез.
Окраска акридиновым
оранжевым.
Ядерная ДНК окрашена в
зеленый цвет,
РНК – в красный.
назад
Симпатические
нервные сплетения.
Метод Фалька
оглавление далее

Электронная микроскопия

Электронный микроскоп - прибор, позволяющий получать изображение объектов с
максимальным увеличением до 106 раз. Это стало возможно благодаря использованию
вместо светового потока пучка электронов, длина волны которого во много раз короче
длины волны фотонов видимого света.
Электронный микроскоп состоит из электронной пушки (устройства для получения
пучка электронов) и системы электромагнитных линз, размещенных в колонне
микроскопа в условиях вакуума.
Разрешающая способность электронного микроскопа в 1000÷10000 раз превосходит
разрешение светового микроскопа и для лучших современных приборов может
составлять менее 0,1 нм (10-10м).
Существуют
две
основные
разновидности
электронной
трансмиссионная (просвечивающая) и сканирующая (растровая).
назад
микроскопии:
оглавление далее

Трансмиссионная (просвечивающая) электронная микроскопия

Принцип работы трансмиссионного электронного микроскопа заключается в том, что
электроны, проходя через объект, расположенный вблизи объективной линзы,
взаимодействуют с его атомами и отклоняются от первоначального направления падения
пучка (рассеиваются). Далее они попадают в систему магнитных линз, которые
формируют на флуоресцентном экране (и на фотопленке) изображение внутренней
структуры объекта. При этом удается достичь разрешения порядка 0,1 нм, что
соответствует увеличениям до 1,5 106 раз.
Разрешение и информативность ТЭМ-изображений во многом определяются
характеристиками объекта и способом его подготовки. Для получения контрастного
изображения применяют ультратонкие срезы (не более 0,01 мкм), обработанные
соединениями тяжелых металлов (импрегнация солями свинца, урана, осмия и др.),
избирательно взаимодействующими с компонентами микроструктуры (химическое
контрастирование). При этом чем большей рассеивающей способностью обладает
участок исследуемого объекта (участки повышенной плотности, увеличенной толщины и
пр.), тем более темным будет его изображение.
назад оглавление примеры

Сканирующая (растровая) электронная микроскопия

Принцип работы сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) заключается в
сканировании поверхности образца сфокусированным электронным пучком и анализе
отраженных от нее частиц и рентгеновского излучения, возникающего в результате
взаимодействия электронов с веществом.
В СЭМ пучок электронов (электронный зонда) фокусируется электромагнитными
линзами конденсора и объектива. Специальное устройство – дефлектор отклоняет
электронный пучок (первичные электроны), который скользит по поверхности (растр).
Вторичные электроны (отраженные от поверхности) воспринимаются детектором и
фокусируются на экране СЭМ, создавая ее трехмерное изображение.
Современный СЭМ позволяет работать в широком диапазоне увеличений
приблизительно от х10 (что эквивалентно увеличению сильной ручной линзы)
до х1 000 000, что приблизительно в 500 раз превышает предел увеличения лучших
оптических микроскопов.
Поверхность сканирования обязательно напыляется металлом: платина, золото,
палладий и др.
назад оглавление примеры

Электронная микроскопия (примеры)

трансмиссионная
сканирующая
.
.
.
Эритроциты в артериоле
.
.
.
Тучная клетка
назад
Эритроцит,
тромбоцит,
лейкоцит
оглавление
далее1. Гистология, цитология и эмбриология: Учебник. / Под ред. Ю.А.Афанасьева,
С.Л.Кузнецова, Н.А.Юриной. – М.: Медицина, 2006. – 768 с.
2. Гистология, эмбриология, цитология: Учебник. /
Ю.А.Челышева. – М.: «ГЭОТАР-Медиа», 2007. – 408 с.
Под
ред.
Э.Г.Улумбекова,
3. Жункейра Л.К., Карнейро Ж. Гистология: Атлас: Уч.пос.; пер. с англ., под ред. В.Л.
Быкова. – М.: «ГЭОТАР-Медиа», 2009. – 576 с.
4. Хэм А., Кормак Д. Гистология: в 5 томах; пер. с англ. – М.: Мир, 1982.
назад
оглавление Данный метод является основным, или классическим. Для их изготовления объект исследования прогружают в фиксирующие жидкости, которые денатурируют белки и стабилизируют определенные структуры и соединения, подлежащие исследованию. Наиболее распространенным фиксатором является формалин. Он сшивает белки метиленовыми мостиками, вызывая их денатурацию. После фиксирования и промывания в воде объект исследования можно резать на тонкие пластинки, предварительно заморозив его на специальном замораживающем микротоме — приборе, при помощи которого изготовляют гистологические срезы. Для замораживания объекта чаще всего используют жидкий углекислый газ либо электрозамораживающую установку. Однако при таком методе обработки материала получают довольно толстые гистологические срезы. Для изготовления более тонких срезов, толщиной до 2 мкм, объект исследования необходимо пропитать веществом, которое сделало бы его более плотным. Такими веществами являются парафин, желатин и целлоидин. Объект после фиксирования и промывания погружают последовательно в спирты возрастающей концентрации — от 50 до 100 градусов для его обезвоживания и пропитывают желатиной, парафином или целлоидином. После пропитывания и уплотнения объекта его можно резать на микротоме.
Гистологические срезы затем окрашивают специально подобранными красителями, большинство из которых избирательно окрашивает структурные компоненты клеток и тканей. Все красители можно разделить на три группы:

щелочные , или ядерные. Ими окрашивают ядра клеток и некоторые другие структуры, имеющие кислую реакцию, например эндоплазматическую сеть. Примером щелочных красителей могут быть гематоксилин, кармин, сафранин;

кислые , или цитоплазматические, которыми окрашивают цитоплазму клеток. Наиболее распространенными кислыми красителями являются эозин, пикриновая кислота, кислый фуксин, индигокармин;

специального назначения — избирательно окрашивают структурные компоненты клеток либо вещества определенной химической природы. Наиболее распространенными красителями специального назначения являются судан III, осмиеловая кислота, окрашивающая жиры и жироподобные вещества; орсеин, окрашивающий эластин.
После окрашивания гистологические срезы быстро обезвоживают в спиртах, просветляют в ксилоле или толуоле, переносят на предметное стекло, заливают тонким слоем канадского бальзами или полистирола и накрывают покровным стеклом. Бальзам, полистирол и стекло имеют одинаковый показатель преломления света, и лучи света минимально рассеиваются, проходя через препарат.

Основными Объектами исследования являются гистологические препараты, а главным методом исследования - микроскопирование.

Гистологический препарат должен быть достаточно прозрачным (тонким) и контрастным. Он изготавливается как из живых, так и из мёртвых (фиксированных) структур. Препарат может представлять собой взвесь клеток, мазок, отпечаток, плёнку, тотальный препарат и тонкий срез.

Процесс изготовления гистологических препаратов для микроскопических исследований включает в себя следующие основные этапы: 1) взятие материала и его фиксация; 2) уплотнение материала; 3) приготовление срезов; 4)окрашивание, или контрастирование срезов; 5) заключение срезов.

Для окрашивания применяются специальные гистологические красители с различным значением рН: кислые, нейтральные и основные. Структуры, окрашивающиеся ими, соответственно, называются оксифильными, нейтрофильными (гетерофильными) и базофильными.

Какими же методами пользуется гистологическая наука? Они довольно многочисленны и разнообразны:

Микроскопирование.

Световая микроскопия. Современные микроскопы обладают высокоразрешающей способностью. Разрешающая способность определяется наименьшим расстоянием (d) между двумя рядом расположенными точками, которые можно видеть раздельно. Это расстояние зависит от длины световой волны (λ) и выражается формулой: d = 1/2 λ.

Минимальная длина волны видимой части спектра 0,4 мкм. Следовательно, разрешающая способность светового микроскопа составляет 0,2 мкм, а общее увеличение достигает 2500 раз.

Ультрафиолетовая микроскопия . Длина волны ультрафиолетового света – 0,2 мкм, следовательно, разрешающая способность ультрафиолетового микроскопа 0,1 мкм, но так как ультрафиолетовое излучение является невидимым, то для наблюдения исследуемого объекта необходим люминесцентный экран.

Флюоресцентная (люминесцентная) микроскопия. Коротковолновое (невидимое) излучение, поглощаясь рядом веществ, возбуждает их электроны, которые излучают свет с большей длиной волны, становясь видимой частью спектра. Таким образом, добиваются повышения разрешающей способности микроскопа.

Фазовоконтрастная микроскопия позволяет излучать неокрашенные объекты.

Поляризационная микроскопия применяется для изучения архитектоники гистологических структур, например, коллагенового волокна.

Электронная микроскопия даёт возможности изучать объекты, увеличенные в десятки тысяч раз.

Микрофотосъёмка и микрокиносъёмка . Эти методы позволяют изучать фиксированные объекты на фотографиях и живые микроскопические объекты в движении.

Методы качественных и количественных исследований.

Гисто – и цитохимия , в том числе количественная, позволяет проводить качественный анализ исследуемых объектов на тканевом, клеточном и субклеточном уровнях.

Цитоспектрофотометрия Даёт возможность изучать количественное содержание тех или иных биологических веществ в клетках и тканях на основе поглощения света определённой длины волны связанным ими красителем.

Дифференциальное центрифугирование позволяет разделять содержимое клеток, отличающихся между собой своей массой.

Радиография Основана на включении радиоактивной метки (например, радиоактивного йода, Н³-тимидина и др.) в обменный процесс.

Морфометрия позволяет производить измерение площадей и объёмов клеток, их ядер и органелл с помощью окуляр - и объект-микрометров и специальных сеток.

Применение ЭВМ для автоматической обработки цифрового материала.

Метод культуры тканей представляет собой поддержание жизнеспособности и деления клеток и тканей вне организма. Для этого используют специальные контейнеры с питательной средой, в которых создаются все необходимые условия для жизнедеятельности клеток. С помощью этого метода можно изучать дифференцировку и функциональное становление клеток, закономерности их злокачественного перерождения и развития опухолевого процесса, межклеточное взаимодействие, поражение клеток и тканей вирусами и микроорганизмами, влияние лекарственных препаратов на обменные процессы в клетках и тканях и т. д.

Прижизненное (витальное) окрашивание используется для изучения явлений фагоцитоза и активности макрофагов, фильтрационной способности почечных канальцев и др.

Метод трансплантации тканей . Этот метод применяют с целью изучения поведения клеток и их морфофункционального состояния при их пересадке в другой организм. К примеру, этот метод используется для поддержания жизни животных, подверженных облучению смертельной дозой.

Микроманипуляции. Данный метод получил применение в молекулярной биологии, генной инженерии, а также при клонировании, когда с помощью микроманипулятора удаляют ядро из яйцеклетки с гаплоидным набором хромосом и пересаживают в неё ядро соматической клетки с диплоидным набором хромосом.

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.

Методы исследования:

Световая микроскопия -Микроскопирование - основной метод изучения препаратов - используется в биологии уже более 300 лет. Ультрафиолетовая микроскопия - Это разновидность световой микроскопии. В ультрафиолетовом микроскопе используют более короткие ультрафиолетовые лучи с длиной волны около 0,2 мкм. Флюоресцентная (люминесцентная) микроскопия - Явления флюоресценции заключаются в том, что атомы и молекулы ряда веществ, поглощая коротковолновые лучи, переходят в возбужденное состояние. Фазово-контрастная микроскопия - Этот метод служит для получения контрастных изображений прозрачных и бесцветных объектов, невидимых при обычных методах микроскопирования. Электронная микроскопия -В электронном микроскопе используется поток электронов с более короткими, чем в световом микроскопе, длинами волн.

Главными этапами цитологического и гистологического анализа являются выбор объекта исследования, подготовка его для изучения в микроскопе, применение методов микроскопирования, а также качественный и количественный анализ изображений.

Наиболее часто для изучения используется срез ткани или органа. Гистологические препараты могут изучаться без специальной обработки. Например, приготовленный мазок крови, отпечаток, пленка или срез органа могут сразу рассматриваться под микроскопом. Но вследствие того, что структуры имеют слабый контраст, они плохо выявляются в обычном световом микроскопе и требуется использование специальных микроскопов (фазово-контрастные и др.). Поэтому чаще применяют специально обработанные препараты: фиксированные, заключенные в твердую среду и окрашенные.

Процесс изготовления гистологического препарата для световой и электронной микроскопии включает следующие основные этапы:

1. взятие материала и его фиксация,

2. уплотнение материала,

3. приготовление срезов,

4. окрашивание или контрастирование срезов.

Для световой микроскопии необходим еще один этап - заключение срезов в бальзам или другие прозрачные среды.

Фиксация обеспечивает предотвращение процессов разложения, что способствует сохранению целостности структур органа.Маленький образец либо погружают в фиксатор (спирт, формалин, растворы солей тяжелых металлов, осмиевая кислота, специальные фиксирующие смеси), либо подвергают термической обработке

Уплотнение материала, необходимое для приготовления срезов, производится путем пропитывания предварительно обезвоженного материала парафином, целлоидином, органическими смолами. Более быстрое уплотнение достигается применением метода замораживания кусочков, например, в жидкой углекислоте.

Приготовление срезов происходит на специальных приборах - микротомах (для световой микроскопии) и ультрамикротомах (для электронной микроскопии).

Окрашивание срезов (в световой микроскопии) или напыление их солями металлов (в электронной микроскопии) применяют для увеличения контрастности изображения отдельных структур при рассматривании их в микроскопе. Методы окраски гистологических структур очень разнообразны и выбираются в зависимости от задач исследования.

Гистологические красители (по химической природе) подразделяют на кислые, основные и нейтральные.Употребительный краситель гематоксилин , который окрашивает ядра клеток в фиолетовый цвет, и кислый краситель - эозин , окрашивающий цитоплазму в розово-желтый цвет. Избирательное сродство структур к определенным красителям обусловлено их химическим составом и физическими свойствами. Структуры, хорошо окрашивающиеся кислыми красителями, называются оксифильными, а окрашивающиеся основными -базофильными. Например, цитоплазма клеток чаще всего окрашивается оксифильно, а ядра клеток – окрашиваются базофильно.

Структуры, воспринимающие как кислые, так и основные красители, являются нейтрофильными (гетерофильными). Окрашенные препараты обычно обезвоживают в спиртах возрастающей крепости и просветляют в ксилоле, бензоле, толуоле или некоторых маслах. Для длительного сохранения обезвоженный гистологический срез заключают между предметным и покровным стеклами в канадский бальзам или другие вещества. Готовый гистологический препарат может быть использован для изучения под микроскопом в течение многих лет.

4) . Клетка как структурно-функциональная единица ткани. Определение. Общий план строения эукариотических клеток. Биологические мембраны клетки, их строение, химический состав и основные функции.

Клетка – элементарная структурная, функциональная и генетичес4кая единица в составе всех растительных и животных организмов. Строение эукариотической клетки:

Клетки, образующие ткани животных и растений, значительно различаются по форме, размерам и внутреннему строению.. Клетки всех типов содержат два основных компонента, тесно связанных между собой, -- цитоплазму и ядро. Ядро отделено от цитоплазмы пористой мембраной и содержит ядерный сок, хроматин и ядрышко. Полужидкая цитоплазма заполняет всю клетку и пронизана многочисленными канальцами. Снаружи она покрыта цитоплазматической мембраной.

Собственно тело клетки и ее содержимое отделены от внешней среды или от соседних элементов у многоклеточных организмов плазматической мембраной. Кнаружи от плазматической мембраны расположена клеточная оболочка или стенка, особенно хорошо выраженная у растений. Все внутреннее содержимое клетки, за исключением ядра, носит название цитоплазмы. Цитоплазма эукариотических клеток не однородна по своему строению и составу и включает в себя: гиалоплазму, мембранные и немембранные компоненты. Мембранные органеллы представлены двумя вариантами: одномембранные и двумембранные. К первым относятся органеллы вакуолярной системы – эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, лизосомы, пероксисомы и другие специальзированные вакуоли, а также плазматическая мембрана. К двумембранным органеллам относятся митохондрии и пластиды, а также клеточное ядро. К немембранным органеллам принадлежат рибосомы, клеточный центр животных клеток, а также элементы цитоскелета (микротрубочки и микрофиламенты).
Термин гиалоплазма основная плазма или матрикс цитоплазмы, обозначает очень важную часть клетки, ее истинную внутреннюю среду. Гиалоплазма является сложной коллоидной системой, включающей в себя различные биополимеры: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды и т.д. В ней локализованы ферменты, участвующие в синтезе аминокислот, нуклеотидов, жирных кислот, в метаболизме сахаров.. Важнейшая роль гиалоплазмы заключается в том, что эта среда объединяет все клеточные структуры и обеспечивает химическое взаимодействие их друг с другом. Через гиалоплазму осуществляется большая часть внутриклеточных транспортных процессов: перенос аминокислот, жирных кислот, нуклеотидов, сахаров. В гиалоплазме идет постоянный поток ионов к плазматической мембране и от нее, к митохондриям, ядру и вакуолям. гиалоплазме происходит отложение запасных продуктов: гликогена, жира. В цитозоле на расположенных там рибосомах синтезируются белки, транспортируемые в разные участки клетки, а также все белки клеточного ядра, большая часть белков митохондрий и пластид, основные белки пероксисом. Структура клеточных мембран.
Общей чертой всех мембран клетки (плазматической, внутриклеточных и мембранных органоидов) является то, что они представляют собой тонкие (6-10 нм) пласты липопротеидной природы (липиды в комплексе с белками), замкнутые сами на себя

Сущесвуют три важных принципа строения мембраны:
Мембраны не однородны. Мембраны, окружающие внутриклеточные органеллы, и плазматическая мембрана отличаются по составу.Многие компоненты мембран находятся в состоянии непрерывного движения. Мембрана напоминает постоянно меняющуюся мозаикю Компоненты мембран чрезвычайно асимметричны. Между наружным и внутренним слоями мембран имеется различие по относительному количеству и качественному составу липидов. Белки располагаются среди липидов асимметрично и имеют хорошо различимые вне- и внутриклеточные участки.

Важнейшими функциями мембран являются следующие:

Мембраны контролируют состав внутриклеточной среды.

Мембраны обеспечивают и облегчают межклеточную и внутриклеточную передачу информации.

Мембраны обеспечивают образование тканей с помощью межклеточных контактов

Химический состав клетки.
Клетки живых организмов сходны не только по своему строению, но и по химическому составу. Сходство в строении и химическом составе клеток свидетельствует о единстве их происхождения.

По составу входящие в клетку вещества делятся на органические и неорганические.
1.Неорганические вещества.
Вода имеет огромное значение в жизнедеятельности клетки. Многие элементы в клетках содержатся в виде ионов. Чаще всего встречаются катионы: K+, Na+, Ca2+ Mg2+, и анионы: H2PO4-, Cl-, HCO3-.
Минеральные соли (например фосфат кальция) могут входить в состав межклеточного вещества, раковин моллюсков и обеспечивать прочность этих образований.
2. Органические вещества.
Характерны только для живого. Органические соединения представлены в клетке простыми малыми молекулами (аминокислоты, моно- и олигосахариды, жирные кислоты, азотистые основания), и макромолекулами биополимеров (белки, липиды, полисахариды, нуклеиновые кислоты). Молекулы биополимеров состоят из повторяющихся низкомолекулярных соединений (мономеров

Функции клеток. Клетка обладает различными функциями: деление клетки, обмен веществ и

Сегодня уже невозможно себе представить полноценное лечение злокачественного образования без гистологического исследования. Вместе с тем мало кто имеет четкое представление о таком методе диагностики. В статье расскажем о том, как осуществляется проведение гистологического исследования, и о том, зачем оно необходимо. Также поговорим об использовании диагностики такого рода в гинекологии.

Что собой представляет

Гистологический метод исследования заключается в изучении внутренних тканей организма больного, которые берутся в виде маленького образца. Зачастую материал получают посредством биопсии. В диагностике раковых опухолей и оценке правильности медикаментозной терапии гистологическое исследование - один из самых важных этапов.

Цели проведения

Такая диагностика проводится для уточнения или подтверждения ранее поставленного диагноза. Также она помогает верно определить заболевание в спорных ситуациях. Гистологическое исследование материала больного дает возможность на ранней стадии выявить наличие злокачественного образования, изучить динамику его роста (определить, есть ли разрастание, увеличение, распространение опухоли). Кроме того, с помощью него осуществляют дифференциальную диагностику патологических процессов и анализируют изменения, происходящие в ходе лечения в тканях.

Значение в медицине

В настоящее время перед проведением химиотерапевтического или лучевого лечения больных со злокачественными образованиями обязательно назначается гистологическое исследование опухоли. Также без него не проводится ни одна хирургическая операция, связанная с онкологией. Помимо этого, тщательное изучение тканей пациентов нужно для того, чтобы вовремя обнаружить даже малейшие изменения в опухолевом процессе и своевременно принять меры.

Но в лечении не только раковых больных используется гистологическое исследование. Биопсия крайне важна при выборе оптимальной лечебной программы для пациентов с заболеваниями, изучением которых занимаются такие отрасли и разделы медицины, как гинекология, гастроэнтерология, урология, пульмонология, оториноларингология, гематология, нефрология, торакальная и абдоминальная хирургия и др.

Выполнение забора материала

Необходимый для осуществления исследования материал можно получить из любых тканей и внутренних органов пациента. Сегодня имеется много способов произвести данную процедуру:

• Иссечение необходимого количества тканей в процессе хирургической операции (эксцизионная биопсия).
• Прокол полости пораженного органа или злокачественного опухолевого образования при помощи специальной длинной иглы. Такие иглы представлены в различных конструкциях и видах. Посредством пункционной биопсии проводится, к примеру, гистологическое исследование печени.
• Вырезание или отрезание из удаленных внутренних органов небольших кусочков ткани.
• Скусывание специальными щипцами нужного количества ткани при выполнении эндоскопических манипуляций: колоноскопии, бронхоскопии, эзофагогастродуоденоскопии. Такой способ носит название щипцовой биопсии.
• Отсасывание небольшого количества материала из полых внутренних органов (аспирационная биопсия).
• Кюретаж внутренних стенок патологических и естественных полостей. Таким способом проводят, например, гистологическое исследование шейки матки и остеомиелитической полости.

Особенности процедуры

Чтобы получить наиболее достоверные и правильные результаты, необходимо строго выполнять правила забора биологического материала. Образцы ткани, как уже говорилось, можно взять в ходе хирургической операции, когда, к примеру, удаляют часть органа или его целиком, или же в результате биопсии. Большинство врачей предпочитают вторую методику забора материала, она является гораздо более распространенной.

Гистологическое исследование может осуществляться посредством изучения как целого опухолевого образования, так и небольшого столбика ткани. Часто биопсию выполняют с помощью очень длинной и тонкой иглы, которая предназначена для внутримышечных инъекций. Но в отдельных случаях применяют иглу большего диаметра - это делает процедуру более болезненной, но и более эффективной, поскольку специалисты получают возможность провести еще и иммуногистохимический анализ.

Методы диагностики

Есть два методы выполнения гистологического исследования - традиционный и ускоренный. В первом случае полученные образцы ткани сначала заливают расплавленным парафином, а потом нарезают на пластины толщиной 1-8 мкм и подвергают окрашиванию. При применении такого способа данные анализа будут готовы через пять-десять дней.

При использовании ускоренной методики результат гистологического исследования может быть получен в течение часа. В этом случае биологический материал, взятый у пациента, экстренно замораживают, а затем делают в нем послойные тончайшие разрезы и внимательно изучают под микроскопом. Такой метод незаменим, когда хирургу при выполнении операции нужно срочно принять решение относительно того, удалять орган больного или сохранять.

Если гистологическое исследование планируется выполнять не в ближайшее время, а позже, то ткани с целью сохранения структуры заливают спиртом, раствором формалина или осмиевой кислотой. Что касается твердых материй, то их тщательно размягчают.

Результаты анализа

Гистологический метод исследования имеет высокую точность. Это обусловлено тем, что ткани пораженного органа изучаются под микроскопом, а не рассматриваются сквозь другие ткани и органы, как это происходит во время рентгена или ультразвукового исследования. Именно по этой причине гистологический анализ считается наиболее важным для постановки итогового диагноза. Кроме этого, благодаря микроскопии и обязательному окрашиванию тканей пациента специалисты имеют возможность получить самые точные данные о текущем состоянии пораженного органа. Зная утвержденные стандарты структуры тканей и внутренних органов в здоровом состоянии, врач легко может провести оценку патологических изменений и оперативно установить наличие заболевания, а также его степень.

По результатам исследования специалист дает заключение. В нем может стоять ориентировочный или заключительный диагноз, а в ряде случаев дается только описательный ответ, позволяющий высказать лишь предположение о характере патологии (при недостаточности клинических сведений или материала).

Ориентировочный диагноз дает возможность определить круг заболеваний для выполнения дифференциального исследования, а заключительный ответ выступает основой для формулировки клинического диагноза.

Ошибочные данные

Многих пациентов интересует вопрос о том, могут ли быть получены ошибочные результаты при гистологическом исследовании. Такое случается, как правило, если врач неверно выполнил забора биоматериала. Например, взял много здоровых тканей, а пораженный участок органа практически полностью пропустил. Также причиной ошибки могут стать неправильные условия хранения тканей больного или же серьезные нарушения, допущенные во время их подготовки к хранению.

Помимо этого, для получения достоверного результата огромное значение имеет количество срезов - чем их будет больше, тем лучше, поскольку если срезов недостаточно, пораженный участок ткани можно и пропустить, в таком случае тщательного изучения не будет проведено.

Нередко ошибки при осуществлении такой диагностики объясняются недостаточной квалификацией гистолога и отсутствием взаимопонимания между ним и врачом, производящим лечение больного.

Гистологические исследования в гинекологии

В этой отрасли медицины рассматриваемый метод диагностики имеет большое значение. В гинекологии нашли свое применение все гистопатологические виды исследования. Их использование дает возможность установить диагноз с наибольшей степенью достоверности в случае различных патологий женской репродуктивной системы. Особо важную роль играет гистологическое исследование матки, ее придатков, а также шейки матки. Такая диагностика позволяет выявлять онкологические заболевания, а также определять причины замерших беременностей и самопроизвольных выкидышей.

Гистологическое исследование эндометрия

Такой вариант диагностики в гинекологии дает возможность правильно оценить функционирование яичников и своевременно выявить любые патологические процессы, происходящие в них. Если у женщины еще продолжается менструальный цикл, гистологическое исследование эндометрия осуществляют примерно за три дня до начала очередных месячных. В том случае если у пациентки имеют место дисфункциональные кровотечения, соскоб требуется брать непосредственно во время кровотечения.

Полученные посредством диагностического выскабливания биологические ткани для проведения исследования окрашивают при помощи гематоксилина или эозина. В некоторых случаях применяется методика Ван Гизона. После окрашивания путем анализа определяют строение стромы и желез, выявляют все особенности эндометрия. Во время лютеиновой фазы менструального цикла здоровые железы отличаются пиловидной формой, они слегка расширены. Сами клетки железистого эпителия при этом имеют светлую цитоплазму и бледные ядра, а в железах в обязательном порядке обнаруживается секрет.

Гистология шейки матки

Диагностика проводится путем забора из нижнего сегмента детородного органа небольшого количества тканей. Если при проведении анализа в них обнаруживаются незначительные патологические изменения, то можно утверждать о наличии у пациентки доброкачественного образования или воспалительного заболевания. В том случае если клеток с патологическими изменениями выявлено много, говорят о развитии злокачественной опухоли или предраковом состоянии.

Гистология матки

Гистологическое исследование детородного органа осуществляется исключительно по показаниям. Такая диагностика выполняется, если, к примеру, женщину мучают боли в нижней части живота или у нее наблюдаются длительные маточные кровотечения, если выявляется опухолевое образование при прощупывании живота и так далее.

Биологический материал берется для исследования во время диагностической гистероскопии - это малоинвазивное обследование внутренней поверхности детородного органа посредством гистероскопа - специального оптического прибора. Надо отметить, что процедура является довольно сложной, осуществляется зачастую под общим наркозом (в редких случаях применяют местное обезболивание). Инструментами, входящими в состав гистероскопа, специалист берет кусочки ткани, которые затем отправляются на гистологическое исследование, в ходе которого можно точно установить, что послужило причиной неприятных симптомов. Такая диагностика также позволяет отличить доброкачественное образование (к примеру, миому) от злокачественного.

Гистология яичников

В этом случае забор биологического материала для гистологического анализа выполняют посредством пункционной биопсии (делают прокол передней брюшной стенки). В настоящее время такая процедура осуществляется под контролем ультразвукового исследования - это дает возможность получить ткань непосредственно из тех участков, которые вызывают подозрение. Проведение такой диагностики позволяет отличить доброкачественную опухоль и кисту от рака яичника.