Краткий очерк развития гистологии

Введение

Предмет и задачи гистологии

Предметом общей гистологии являются общие закономерности, присущие тканевому уровню организации и отличительные особенности конкретных тканей.

Главная задача гистологии – выяснение структурной организации процессов жизнедеятельности и в связи с этим – возможности целенаправленного воздействия на них.

Современная гистология вносит вклад в разработку теоретических и прикладных аспектов биологии и медицины, среди которых:

1. Исследование закономерностей гистогенеза, строения и функции тканей.

2. Изучение закономерностей дифференцировки и регенерации тканей.

3. Изучение роли эндокринной, иммунной, нервной систем организма в регуляции процессов морфогенеза тканей и органов.

4. Исследование возрастных особенностей тканей и органов, а также адаптации тканей к действию различных биологических, физических, химических факторов.

5. Изучение тканевой совместимости при трансплантации тканей. при действии стрессовых факторов и др.

Прогресс гистологии в большой степени определятся тем, что она основывается на достижениях физики, химии, математики, кибернетики.

Гистология тесно связана с анатомией, физиологией, биохимией, генетикой, иммунологией, со многими клиническими дисциплинами (патанатомия, патгистология). Так, изучение закономерностей развития и строения органов в курсе анатомии базируется на данных гистологического анализа. С другой стороны, так как исследование тканевых структур ведется на субклеточном и молекулярном уровнях, с использованием биохимических методов, отмечается тесная связь гистологии и биохимии.

Слово гистология происходит от 2-х греческих слов – histos (ткани) и logos (учение, наука) и означает наука о тканях. Понятие ткань впервые было введено в биологию французским ученым, анатомом и физиологом Биша (Вichat, 1771-1802) на которого произвела такое сильное впечатление разнообразная текстура различных слоев и структур, обнаруженных им при анатомических исследованиях, что он написал книгу о тканях организма, выделив около 21 вида (без использования микроскопа) в 1801 году.

Спустя 17 лет, после смерти Биша, немецкий исследователь Мейер предложил термин гистология, и с тех пор так и стали называть дисциплину, изучающую ткани с использованием микроскопической техники.

Краткий очерк развития гистологии

Успехи гистологии с момента зарождения и по настоящее время прежде всего связаны с развитием техники и методов микроскопии. В истории учения о тканях можно выделить три периода: домикроскопический. (2 000 лет), микроскопический (300 лет) и современный электронно-микроскопический, (более 60 лет).

Домикроскопический период наиболее продолжительный (с 4 века до н.э. и до середины 17 века) является предысторией гистологии. В этот период создавались общие представления о тканях как об однородных частях организма, отличающихся друг от друга физическими свойствами ( твердые и мягкие, тонущие и нетонущие в воде и т.д.). Все классификации тканей строились на внешнем сходстве и отличии, поэтому в одну группу часто попадали различные ткани (например, нерв и сухожилие). Вот почему, когда в середине 17 века англ. физиком Робертом Гуком был усовершенствован микроскоп, позволивший изучать строение тканей, начинается второй период в учении о тканях.

Микроскопический период. Первый микроскоп был сконструирован в 1590 году шлифовальщиками стекол Гансом и Захарием Янсенами, другой оптический прибор этого типа был создан великим астрономом Галилео Галилеем (1609-1610 г). Но эти приборы не были применены для биологических исследований. Лишь в 1665 году Р.Гук впервые в микроскоп увидел на срезе пробковой ткани дерева ячейки и назвал их клетками. Много интересных открытий в строении растений и животных с помощью микроскопа сделал в 1675-1680 г итальянский анатом Марчелло Мальпиги. Из первых микроскопистов особо следует отметить голландского ученого Антони ван Левенгука, создавшего более 200 микроскопов, увеличивающих объект в 270 раз. С их помощью он впервые описал " аниманкулюсы" в крови, сперме и воде. увидел и достаточно точно зарисовал бактерии.

Однако все эти открытая носили случайный характер. Микроскопы были не совершенны и не позволяли систематически изучать тонкое строение тканей и органов.

В течение последующего времени, и особенно в 13 веке, микроскоп совершенствовался. Большую роль в этом сыграли русские ученые и мастера. Работы Левенгука заинтересовали Петра 1 во время его пребывания в Голландии, и он привез микроскопы в Россию. Вскоре в мастерских Петербурга (1716 г) были изготовлены первые русские микроскопы И.И.Беляевым и И П.Кулибиным, которые были признаны лучшими в мире. Петербургские академики М.Л.Эйлер и Ф.Т.Эпинус впервые создали систему линз – объективы, которые сделали микроскопическое изображение четким, без искажения цвета и формы, и открыли перспективы для развития точной микроскопии. Усовершенствование микроскопа положило начало систематическому изучению разнообразных объектов. Одним из основоположников научного микроскопирования был великий русский ученый М.В.Ломоносов.

Вторая половина 18 века. начало 19 века явились периодом систематического изучения живых объектов. Для развития гистологии большое значение имели эмбриологические работы К.Ф.Вольфа, который с 1768 года работал в России и был членом Петербургской академии наук.

Немецкие ученые: физиолог Теодор Шванн (1839 г) и независимо от него ботаник Маттиас Шлейден (1837 г) обобщили результаты исследований растений и животных и сформулировали клеточную теорию строения для всего органического мира. Все дальнейшие открытия с конца первой половины 19 века оценивали с позиций клеточной теории. В этот период определились три основных раздела науки о строении животных: цитология – учение о клетках, общая гистология – наука о тканях, образованных клетками и неклеточными структурами, микроскопическая анатомия – учение о тонком строении органов. Для успешного развития новых задач требовались и новые методы микроскопических исследований. Давно было известно, что применяя такие жидкости как спирт, растворы мышьяка, различные масла, можно надолго без существенных изменений сохранить даже целые организмы (бальзамирование у египтян). Прекрасные анатомические препараты, сохранявшиеся многие годы были изготовлены уже в 17 веке. Во второй половине 19 века это искусство консервирования органов получило широкое распространение в технике гистологических исследований. Оказалось, что фиксированные органы не только сохраняют внешнюю и внутреннюю структуру, в них можно увидеть такие детали строения, которые не видны при изучении нефиксированных объектов. Важнейшим достижением гистологической техники втором половины 19 века явилось создание микротома Яном Пуркинье – прибора, позволяющего резать различные ткани и органы на пластинки толщиной в несколько микрон (мкм). Тончайшие микротомные срезы можно рассматривать в микроскоп при больших увеличениях (более 2000 раз). Большое значение для гистологических исследований имело использование красителей. Путем окрашивания срезов различными красителями оказалось возможным отчетливо выявлять детали строения, благодаря тому, что они по-разному воспринимают краску.

Вторая половина 19 века, начало 20 века – период преимущественно описательной морфологии. В это время было дано подробное описание всех тканей и органов, создана микроскопическая анатомия животных и человека. В это время немецкий ученый Рудольф Вирхов создал свою знаменитую теорию клеточкой патологии, основав тем самым современную патанатомию. Вирхов объяснял происхождение всех болезней нарушениями в отдельной клетке, рассматривая клетку как самостоятельную жизненную единицу (клетка – элементарный организм). В это же время была создана классификация тканей животных и человека. Все многообразие которых ученые-гистологи А.Келликер и Ф.Лейдиг свели к 4 основным группам. Это открытие позволило систематизировать накопившийся материал, заложило основы учения о тканях. Русские ученые А.О.Ковалевский и И.И.Мечников во второй половине 19 века сделали попытку разрешить вопрос о том, как шло формирование тканей в процессе эволюции, заложив тем самым основы эволюционной гистологии. Проблемы эволюционной гистологии, гистофизиологии нельзя было решить только методами описательной морфологии. И.И Мечников и А. 0. Ковалевский ввели в науку сравнительно-морфолозический. метод. В это же время возникло и другое современное направление – гистофизиология. Известный гистолог А.И.Бабухин. возглавлявший кафедру гистологии в МГУ (1835-1891 г) и другие представители этого направления ставили перед собой задачу не только выяснить строение тех или структур, но и их значение для организма, его жизнедеятельности Описательный метод морфологии 19 века дал много для систематического изучения строения органов и тканей, но не мог существенно помочь в изучении их развития и жизнедеятельности. Поэтому исследователи все чаще стали использовать экспериментальный метод. Путем различных опытов с животными, путем прижизненного наблюдения ученые стремятся выяснить значение различных микроскопических структур, их жизнедеятельность и развитие. Эксперименты на животных с прижизненным изучением использовал И.И. Мечников. Харьковский исследователь Н А.Хржонщевский в 1864 году, позднее А.О.Ковалевский и немецкий гистолог и физиолог Р.Гейденгайн ввели в гистологическую практику метод прижизненного окрашивания различных клеток и тканей, что позволило выяснить функции почки, соединительной ткани.

В 1885 году И.И.Скворцов, изучая развитие и жизнедеятельность клеток крови, впервые применил культивирование их на искусственной среде вне организма. Этот метод, получивший названия метода культуры тканей. открыл богатые перспективы для изучения развития и жизнедеятельности ткани. В 1907 году Р.Гаррисон пользуясь им, мог наблюдать рост нервных волокон вне организма. Крупные русские исследователи И.И. Мечников и А.А.Максимов обогатили гистологию методикой введения в организм инородных тел с последующим изучением реакции окружающих клеток и тканей. С помощью этого экспериментального метода И.И.Мечников выяснил в организме роль фагоцитов и создал фагоцитарную теорию иммунитета – крупнейшее открытие 19 века. Морфологические исследования в области сравнительной морфологии позволили русским ученым А.А.Заварзину и Н.Г. Хлопину установить некоторые закономерности эволюционного развития тканей.

Особое внимание хотелось обратить на развитие отечественной гистологии. Начиная с 50-х годов 19 века в университетских курсах анатомии и физиологии уделяется значительное место гистологии. Уже в 60-х Учреждаются кафедры гистологии на медицинских факультетах сначала в Московском и Петербургском, а затем в Казани. Киеве. Харькове. При этих кафедрах создаются лаборатории. Первыми гистологами в России были Н.М.Якубович (1817-1879) и Ф.В.Овсянников (1827-1906). Замечательные работы этих ученых по микроскопическому строению мозга и нервов внесли ценный вклад в развитие гистологии. Якубович впервые ввел понятие двигательные и чувствительные нервные клетки. Дальнейшее развитие гистологии в России связано с именами А.И.Бабухина. К.А.Арнштейна, П.И.Перемежко. М.Д.Лавдовского. Труды Бабухина по сравнительному изучению сетчатки глаза у некоторых позвоночных сохранили значение и сегодня. Лавдовский был профессором Петербургской военно-медицинской академии. Он создал вместе с Ф.В.Овсянниковым первое русское руководство по гистологии. Огромную роль в развитии гистологии сыграла гистологическая лаборатория при Казанском университете (Арнштейн К.А.. Догель А.С.).

Именно здесь было положено начало систематическому изучению строения нервной системы. Метод метиленовой сини, применяемый и сегодня, был впервые предложен зав. кафедрой гистологии Арнштейном. Это один из основных методов прижизненной окраски нервной ткани. Используя его Арнштейн провел большую серию работ по изучению нервных волокон в эпителии, в железистой ткани, в гладкой мускулатуре. С его именем и его учеников (А.И.Миславского, А.С.Догеля) связаны капитальные труды по морфологии нервной системы. В начале 20 века работа велась по гистологии уже не только на медицинских факультетах. Самостоятельные кафедры гистологии и эмбриологии были основаны на естественных отделениях университетов (МГУ- 1914 г.) сначала как факультатив, а затем как обязательный курс. Дело начатое основоположниками русской гистологии успешно продолжили ученики: Московскую кафедру гистологии – И.Ф.Огнев, Петербургскую – Догель А.С. Учеником Догеля был А.А.Заварзин. который является создателем советской эволюционной гистологии. А.И.Миславский возглавил гистологическую лабораторию в Казани, где продолжил работы Арнштейна. Из его школы вышел крупный советский гистолог Лаврентьев Б.И. (1892-1944). его труды в области изучения вегетативной нервной системы имеют огромное значение в нейрофизиологии. Ценным вкладом в области сравнительного и экспериментального изучения органов внутренней секреции явились работы А.В.Немилова. А.В.Румянцева, в развитии эволюционной гистологии – работы Н.Д.Насонова и его ученика В.Я.Александрова – в области изучения физиологии клетки. Н.Г.Хлопина по экспериментальному исследованию развития и строения тканей. Г.К.Хрущева по сравнительной гистологии.

Современный период развития гистологии характеризуется новым методическим уровнем исследований: широким использованием электронной микроскопии, метода замораживания-скалывания, самых разнообразных методов исследования как живых, так и мертвых (фиксированных) клеток и тканей. Изучение живых клеток и тканей позволяет получить наиболее полную информацию об их жизнедеятельности – проследить движение, процессы деления, разрушения, роста, дифференцировки и взаимодействия клеток, продолжительность их жизненного цикла, реактивных изменений в ответ на действие различных факторов.