Краткий очерк истории гистологии - основы гистологии
Видео: Цитология. Общие принципы строения клеток. Клеточная теория. Про- и эукариоты
РАЗДЕЛ I
КРАТКИЙ ОЧЕРК ИСТОРИИ ГИСТОЛОГИИ
Гистология (от греч. histos — ткань, logos — учение, наука) — наука о развитии, строении и жизнедеятельности тканей животных организмов и человека. Ткани изучают в живом и неживом состоянии. Изучение гистологических объектов, их тончайшей структуры производят с помощью микроскопов (оптический, электронный), которые увеличивают не видимые простым глазом детали строения до нескольких сотен тысяч раз.
Гистологию делят на три основных раздела: цитологию (учение о клетке), общую гистологию (учение о тканях) и частную гистологию (учение о микроскопическом строении органов).
Современная гистология тесно связана с биологическими и медицинскими науками и, в частности, с анатомией, так как гистология изучает мельчайшие детали органов и тканей на микроскопическом и субмикроскопическом уровне. Тесная связь с физиологией выявляется при исследовании взаимозависимости структуры и функции органов и тканей. Форма и функция взаимно обусловлены. Если физиология изучает функции органов, то гистология — функции и структуры отдельных тканей и составных частей тканей, клеток, межклеточного вещества и даже функцию отдельных составных частей клеток (ядро, цитоплазма, митохондрии и т. д.).
В настоящее время в гистологии активно изучается распределение химических веществ в клетках и их структурах, выясняется связь тонкого строения клеток с обменом в них веществ (гистохимия).
Патологическая анатомия и патологическая физиология базируются на данных гистологии. Увидеть и понять патологические изменения в органе невозможно без знания его строения и особенностей функции в норме. В то же время данные этих наук, особенности изменения структуры при той или иной патологии позволяют гистологам глубже понять закономерности процессов, происходящих в клетках, и назначение тех или иных структур. Клиницисты также часто исходят из данных гистологии.
Современная гистология по своей сути является гистофизиологией. Методы гистологического исследования очень разнообразны и совершенны.
Гистология как наука зародилась до создания микроскопа. Еще в античный период делались попытки разделять и описывать составные части организма, но действительное развитие гистологии тесно связано с созданием микроскопа. Одним из первых сконструировал микроскоп в 1619 г. Корнелиус Дреббель. В XVII веке постепенно совершенствующийся микроскоп стали применять для изучения структуры тканей. Роберту Гуку удалось увидеть в растениях ячейки, названные им клетками. Марчелло Мальпиги описал микроскопическое строение кожи, селезенки, почки и других органов.
В 1677 г. Антони Левенгук создал микроскоп, увеличивающий в 300 раз. Такое большое для того времени увеличение позволило ему увидеть клетки крови и их движение, существование множества мельчайших живых существ в капле воды и т. д. Данные, полученные Левенгуком и другими исследователями, были очень интересны, но это были случайные открытия, а не систематическое изучение строения органов и тканей.
В России первые микроскопы изготовлены при Петре I замечательными мастерами И. И. Беляевым и И. П. Кулибиным. М. В. Ломоносов применил микроскоп для химических исследований.
Первыми микроскопистами-биологами и врачами в России были К. Ф. Вольф, М. М. Тереховский, А. М. Шумлянский. К. Ф. Вольф детально изучил развитие органов у эмбрионов и пришел к очень важным для того времени выводам, что при развитии эмбриона из половой клетки происходит новообразование органов, а не простой рост якобы уже готовых, заложенных в яйцеклетке органов, как предполагали в те годы. М. М. Тереховский на основании полученных в опытах данных смог разоблачить неправильные представления о зарождении живых существ из совокупности неодушевленных веществ. А. М. Шумлянский впервые описал тонкое микроскопическое строение почки. К. М. Бэру принадлежит заслуга в описании яйцеклетки млекопитающих и последующих этапов развития человека.
Я. Е. Пуркинье, П. Ф. Горянинов, позднее Маттиас Шлейден и Теодор Шванн и др. получили большой материал о тончайшем строении и развитии тканей и клеток. В 1839 г. немецкий ученый Теодор Шванн, обобщив накопленные данные, сформулировал клеточную теорию. Она постулировала общность клеточного строения животных и растительных организмов и имела большое значение для дальнейшего развития естествознания и соответственно гистологии. Фактически клеточная теория определила направление дальнейшего развития гистологии и оказала мощное стимулирующее воздействие на ее развитие.
Вторая половина XIX века характеризуется дальнейшим усовершенствованием микроскопа, появлением новых методов микроскопических исследований. Стали широко применять консервирующие (фиксирующие) жидкости, которые сохраняли форму и структуру ткани. В этих условиях выявились структуры, невидимые на живых объектах. В гистологическую практику был введен метод окрашивания срезов, что позволило отчетливо выявить отдельные структуры и их детали, так как они по-разному воспринимали красящие вещества. Большую помощь оказало создание и последующее усовершенствование микротома — прибора, позволяющего делать срезы толщиной в несколько микрон*.
К концу XIX века в основном было закончено микроскопическое описание органов и тканей и создана современная микроскопическая анатомия. М. Д. Лавдовский разработал методику импрегнации нервных элементов раствором серебра, а А. С. Догель — окраски метиленовым синим. Благодаря этим методам была исследована наиболее трудная для изучения область — нервная система. Цитологами были получены основные сведения о тонком строении ядра и цитоплазмы, изучен процесс размножения клеток.
В этот период делаются попытки создать окончательную классификацию тканей. Ксавье Биша создал классификацию, выделив 21 ткань, Франц Лейдиг и Альберт Кёлликер систематизировали накопленный материал и, основываясь на морфофизиологическом принципе, свели все многообразие тканей к 4 видам.
Большой вклад в развитие гистологии как науки в этот период внесли русские исследователи. А. И. Бабухин — создатель московской школы гистологов — изучал строение и функции мышечной и нервной ткани.
* Микрон (мкм) — тысячная доля миллиметра.
Гистологи петербургской и казанской школ под руководством А. С. Догеля, М. Д. Лавдовского и затем А. Н. Миславского детально исследовали периферическую и центральную нервную систему. И. Д. Чистяков описал митотическое деление у растительных клеток, а, П. И. Перемежко — у животных.
А. О. Ковалевский и И. И. Мечников изучали формирование тканей в процессе эволюции. Они ввели в науку сравнительно-морфологический метод. Сравнивая строение и развитие животных различных видов, они установили определенные закономерности в эволюционном развитии. Исследованиями А. О. Ковалевского и И. И. Мечникова, развивших эволюционную теорию Чарлза Дарвина, были заложены основы эволюционной гистологии.
С конца XIX века экспериментальный метод стал господствующим в гистологических исследованиях. Путем различных опытов на животных ученые установили значение клеток, межклеточного вещества и тканей для организма, особенности их развития.
Вновь большое внимание уделяется методу прижизненной микроскопии (А. О. Ковалевский). Пионерами в области гистофизиологии с применением прижизненной окраски тканей были Н. А. Хржонщевский, И. И. Мечников, немецкий гистолог Мартин Гейденгайн. И. И. Мечников выяснил роль специальных клеток — фагоцитов. Эти клетки обладают способностью захватывать и уничтожать микробов и инородные вещества, попавшие в организм. Сформулированная И. И. Мечниковым фагоцитарная теория имела колоссальное значение, так как объяснила и разрешила многие общие вопросы жизнедеятельности тканей и клеток.
Методы прижизненной микроскопии нашли широкое применение при изучении патологических изменений органов и тканей. Биологами Д. Н. Насоновым и П. В. Макаровым изучены тончайшие физиологические и патологические изменения структуры клетки.
Идеи нервизма, высказанные С. П. Боткиным, И. М. Сеченовым и развитые И. П. Павловым, во многом определили развитие гистологии. Большой вклад в изучение нервной системы внесли гистологи петербургской и казанской школ и затем выдающийся советский гистолог Б. И. Лаврентьев и его ученики (Е. К. Плечкова, Т. А. Григорьева и др.). Б. И. Лаврентьев, используя метод перерезки нервов, выяснил распределение нервов в органах и принадлежность их к тем или иным отделам нервной системы. Этот метод широко применяется при исследовании трофической роли нервной системы.
Крупнейший русский биолог А. А. Заварзин внес большой вклад в развитие эволюционной гистологии. Он провел большой цикл сравнительно-гистологических исследований крови и соединительной ткани у различных видов животных. Широко разрабатывали вопросы гистофизиологии и гистогенеза соединительной ткани и Н. Г. Хлопин, Г. В. Ясвоин, В. Г. Елисеев, С. И. Щелкунов, А. Н. Студитский.
Большие возможности для гистологии открылись с введением нового метода — метода тканевых структур, позволяющего длительное время сохранять живыми кусочки ткани, помещенные в особые питательные среды. Он впервые был использован в 1885 г. И. П. Скворцовым при выращивании клеток крови вне организма на искусственных средах. Большое значение для разработки этого метода имели работы Н. Г. Хлопина, Г. К. Хрущова, Ф. М. Лазаренко. Замедленная киносъемка, особенно в культурах тканей, с последующим ускоренным воспроизведением на экране позволила проследить динамику процессов в тканях.
Особенно большое развитие в последнее время получили гистохимические методы исследования. Благодаря им стали известны химическое строение клеточных органелл, распределение в клетках и тканях разных химических веществ и ферментов.
Много новых сведений получено при изучении биологических объектов в живом состоянии — при использовании люминесцентного и фазовоконтрастного микроскопов.
Применение метода авторадиографии позволило оценить активность веществ в клетке и определить локализацию тех или иных синтетических процессов.
Изобретение электронного микроскопа дало возможность изучить тончайшие (субмикроскопические) структуры клетки и межклеточного вещества. В этом микроскопе пучок световых лучей заменен потоком электронов, что позволило получать увеличение в десятки и сотни тысяч раз.
В настоящее время используется растровый микроскоп, с помощью которого можно видеть ультраструктуры в трехмерном (объемном) изображении. Для этих целей разработана техника приготовления срезов толщиной в несколько сотых микрона. Электронный микроскоп позволил увидеть тончайшую структуру ядра и составных частей цитоплазмы, определить функциональное назначение этих структур.
Советская гистология вправе гордиться достигнутыми успехами. Задачи ее в ближайшее время связаны не только с углубленными теоретическими исследованиями, но и с оказанием большой помоши практическому здравоохранению. Осуществление этих задач — основная цель научных работников и их помощников — лаборантов.
