Гистология

Наука
Гистология (греч. ἱστός — столб, ткань и λόγος — учение)
Предмет изучения	микроскопическая анатомия клеток и тканей растений и животных
Основные направления	биология
Медиафайлы на Викискладе

Гистология (греч. ἱστός — столб, ткань и λόγος — учение) — наука о строении, функциях, развитии и взаимодействиях тканей, составляющих организм многоклеточных животных и человека. Основной предмет изучения — комплексы клеток в их взаимодействии друг с другом и с межуточными средами

История

Один из организаторов гистологической науки Мари Биша

Становление Гистологии как самостоятельного раздела науки с 20-х годов XIX века связано с развитием микроскопии. Однако задолго до этого было отмечено, что органы животных состоят из компонентов, различающихся цветом и плотностью. По этим критериям Аристотель выделял в составе органа «однородные части». Классификация «однородных частей» Аристотеля на протяжении столетий воспроизводилась в трудах учёных древности и средневековья вплоть до эпохи Возрождения. Сведения об «однородных частях» имеются в книгах римского врача и естествоиспытателя Галена, среднеазиатского учёного Ибн Сина и итальянского врача и анатома Фаллопия. В XVII веке изобретение в микроскопа не сразу сказалось на уровне знаний о тонком строении органов. Первые микроскописты видели некоторые крупные клетки, кровеносные капилляры, нервы, но наблюдения эти были не систематичны и не связывались с анатомическими данными того времени. Даже к началу XIX века представление о тканях основывалось, как и во времена Аристотеля, на оценке их невооружённым глазом. «Макроскопический» период развития Гистологии завершился в 1802 году фундаментальным трудом французского анатома и физиолога Мари Биша «Общая анатомия в приложении к физиологии и медицине». Для обозначения частей органов Биша использовал термин «ткань», ранее предложенный в 1672 году Неемия Грю в труде «Анатомия растений». При разграничении тканей Биша не только описывал компоненты разреза органа, но пытался выявить их свойства: отношение к разным реактивам, нагреванию и другим воздействиям. Биша различал двадцать одну ткань. Предложенная им классификация была несовершенна, но сыграла прогрессивную роль в становлении Гистологии и позволила наряду с накоплением данных микроскопических исследований уже в первой четверти XIX сформулировать задачи Гистологии как самостоятельной науки. В 1819 году вышла работа немецкого учёного Майера «О гистологии и новом подразделении тканей человека», закрепившая понятие «ткань». В этой работе и особенно в монографии немецкого учёного Карла Гейзингера «Система гистологии» были сформулированы задачи Гистологии отличные от задач анатомии.

Интенсивное развитие Гистологии началось с 30-х годов XIX века. В эти и последующие годы был существенно усовершенствован микроскоп. Развивалась и техника подготовки тканей для микроскопии. Методологической основой Гистологии становится Клеточная теория, окончательно обоснованная немецким биологом Теодором Шванном в 1839 году. В первой половине XIX века большое количество данных о микроскопическом строении органов и тканей было получено чешским анатомом Яном Пуркине, немецкими биологами Иоганном Мюллером и Теодором Шванном, физиологом Якобом Генле, а так же русскими физиологами Николаем Якубовичем, Николаем Овсянниковым. Обобщение обширной литературы и собственные исследования позволили в 1853—1855 годах немецким гистологам Францу Лейдигу и Альберту Кёлликеру создать рациональную классификацию тканей, сохранившуюся в общих чертах до настоящего времени. В системах Лейдига и Кёлликера выделялись четыре группы тканей не только по структуре, но и по функциональному значению в организме: эпителиальная, соединительная, мышечная и нервная. Последующее углубление морфо-физиологической классификации Лейдига и Кёлликера при изучении развития тканей заложило основы современной Гистологии. Во второй половине XIX — начале XX веков были получены существенные данные об эпителиальных тканях, которыми занимался в том числе русский учёный Сергеем Часовниковым; а так же о тканях русскими учёными Ильёй Мечниковым, Верой Данчаковой и Александром Максимовым, создавшим и детально обосновавшим оригинальную теорию гистогенетического единства тканей внутренней среды, получившую впоследствии экспериментальные подтверждения, о мышечных тканях, о нервной ткани. К этому времени относятся крупные открытия в области общей цитологии: описание непрямого деления ядра и клетки — митоза, открытие и изучение цитоплазматических органоидов — митохондрий, гольджи комплекса.

Открытие Ильёй Мечниковым клеточной природы воспалительного процесса сблизило цитологию и Гистологию с проблемами патологии. Этому в большой мере способствовали труды немецкого учёного Рудольфа Вирхова. Гистология всё более сближалась с физиологией, что прослеживается в трудах ряда иностранных учёных и, русского учёного Ивана Огнева. Большое значение для развития Гистологии и цитологии имела книга Оскара Гертвига «Клетки и ткани», в которой были обобщены многочисленные микроскопические исследования и сделан вывод, что углубленное изучение клетки — путь решения многих биологических проблем, в том числе и выяснения тканевых взаимоотношений. В России Гистология развивалась в Петербургском, Московском, Казанском и Киевском университетах. После 1917 года кроме кафедр университетов, Гистология начала разрабатываться и в медицинских институтах, где сложились научные школы Алексея Заварзина, Михаила Барона, Николая Хлопина и Бориса Лаврентьева. Российские гистологи внесли большой вклад в познание свойств тканей, вскрыли многие важные закономерности в гистогенезах и особенностях функционирования тканевых структур. Существенно усовершенствованы гистохимические методы исследования, с помощью которых получены данные о развитии, функционировании и патологии тканей.

Область изучения

Микроскопические изображения различных патогенов

Предмет изучения гистологии — ткани, которые представляют собой системы клеток и их неклеточных производных, специализированы на выполнении определенных частных функций и являются приспособительными структурами целостного организма. По отношению к органам ткани выступают как строительные материалы и в связи с этим не индивидуализованы, причем одна и та же ткань, хотя и в разных её органоспецифических формах, может входить в состав различных органов. Задачи Гистологии — выяснение эволюции тканей, исследование их развития в организме (гистогенез), строения и функции специализированных клеток, межуточных сред, взаимодействия клеток в пределах одной ткани и между клетками разных тканей, регенерации тканевых структур и регуляторных механизмов, обеспечивающих целостность и совместную деятельность тканей. Основной предмет изучения Гистологии — комплексы клеток в их взаимодействии друг с другом и с межуточными средами. Современная Гистология уделяет много внимания изучению специфических особенностей клеток различных тканей; в этом разделе Гистология и по методам исследования, и по технике имеет много общего с цитологией, наукой об общих свойствах клеток. Гистологию принято разделять на общую гистологию, исследующую основные принципы развития, строения и функций тканей, и частную гистологию, выясняющую свойства тканевых комплексов в составе органов многоклеточных животных. Специальные разделы общей и частной Гистологии ставят своими задачами изучение химии тканей (гистохимия), и механизмов их деятельности (гистофизиология).

Макроскопическое изучение тканей даёт очень немногое для их познания: сведения о цвете, консистенции, отношении к химическим реактивам, перевариванию. Основным методом изучения тканей является микроскопия: световая и электронная. Для изучения структуры и других свойств тканей под микроскопом используют весьма разнообразные и сложные методы их обработки. Живые клетки в ткани обычно изучаются с применением витального окрашивания, чаще всего в условиях культивирования in Vitro, с помощью фазового контраста, микрокиносъемки. Основными этапами обработки тканей для изготовления постоянных препаратов, пригодных для изучения на протяжении многих десятков лет, являются фиксация теми или иными, подчас сложного состава, фиксирующими или консервирующими жидкостями, заливка в парафин, целлоидин или иные плотные среды, изготовление тонких срезов на микротоме, окраска освобожденных от парафина срезов одним или несколькими красителями для контрастного выявления, по-разному окрашивающихся клеточных и тканевых структур, заключение обезвоженных срезов в канадский бальзам или иные прозрачные смолы, накрытие среза покровным стеклом. Для изготовления препаратов, подлежащих изучению в электронном микроскопе, применяются специальные методы фиксации, заливки, получения сверхтонких срезов на ультрамикротоме с помощью стеклянных ножей, контрастирования срезов (электронная микроскопия). Всё более широкое применение находят методы цито- и гистохимии. С их помощью удается определять точную локализацию и количество различных веществ, таких как аминокислоты, белки, ферменты, нуклеиновых кислот, липиды, углеводы, витамины, неорганические соединения в составе определенных клеточных структур и в межклеточном веществе тканей. Большое распространение получил метод авторадиографии, основанный на введении в организм меченых радиоактивными изотопами предшественников тех или иных веществ с последующим изучением распределения следовых радиоавтографов в структурах, включивших эти вещества.

Предмет, задачи и методы

Историческое развитие многоклеточных животных — филогенез привело к дифференцированию и специализации клеток и обособлению клеточных систем и комплексов, выполняющих определенные функции. Тканями принято считать филогенетически сложившиеся системы клеток, объединённые общей структурой, функцией и происхождением. По этим признакам выделяют: эпителии, образующие внешние или внутренние покровы организма и различные железы, выполняющие защитную, пищеварительную и эндокринную функции; ткани внутренней среды, принимающие основное участие во внутреннем трофике и несущие опорные функции; мышечную ткань, выполняющую сократительную функции; нервную ткань, осуществляющую основную регуляцию жизнедеятельности всех систем организма. В любом органе многоклеточных животных сосуществуют и тесно взаимодействуют многочисленные разные ткани. В современной Гистологии, особенно в гистофизиологии, широко используют экспериментальные подходы к изучению свойств тканей. Из них часто применяют воспроизведение у подопытных животных процессов регенерации, воспаления, методику пересадок органов и их частей, экспериментальную денервацию тканей, стимуляцию и торможение деятельности тканей путём влияния на нервную и эндокринную системы или при помощи прямых влияний на отдельные синтезы, транспорт веществ, энергетику тканей. Для решения ряда задач Гистологии применяется метод тканевых и органных культур. При изучении тканей широко используется цитологическая техника. Электронная микроскопия позволяет изучать субмикроскопическую структуру тканевых клеток, их морфологические контакты друг с другом и с межклеточными компонентами ткани. Гистохимия ставит своей задачей выяснение специфических особенностей обмена веществ в разных тканях. Преимущество этой методики перед биохимическим анализом — в возможности точной локализации тканевых процессов. Один из гистологических методов — авторадиография — позволяет исследовать кинетику клеточных популяций, гистогенезы, метаболическую активность тканей.

Важная задача общей Гистологии — выяснение потенций развития, присущих каждому типу дифференцированных клеток, и механизмов, регулирующих сохранение постоянства дифференцировки и ее изменения. В каждой ткани различают несколько устойчивых типов клеточной дифференцировки, например фибробласты, образующие основное вещество соединительной ткани, и эритроидные клетки, образующие и несущие дыхательные пигменты. Каждый тип дифференцировки достигается в ходе многоэтапного процесса развития ткани — гистогенеза. В клетках, выполняющих специализированные функции, реализуется лишь небольшая часть возможностей, предусмотренных генетической программой организма. Остальная, не реализуемая в дифференцированных клетках часть генетической информации сохраняется в них, но находится в неактивном, или репрессированном, состоянии. Выяснение факторов, регулирующих размножение и дифференцировку стволовых клеток, а также механизмов, определяющих путь их развития, — важная проблема общей Гистологии. Ещё одна существенная задача Гистологии — выяснение механизмов взаимодействия тканей и определение природы внутритканевых и межтканевых регуляций. Свойства клеток и согласованная деятельность клеточных комплексов, образующих ткань, в значительной степени определяются внешними воздействиями как со стороны окружающих клеток, так и нервными и гуморальными влияниями. Важная проблема Гистологии — выяснение путей исторического развития тканей.

Эволюционная Гистологии даёт ценный материал для анализа гистогенезов и механизмов тканевой дифференцировки. Задачи частной Гистологии: определение схемы кровоснабжения и иннервационной структуры органа в связи с гистологической его топографией и со свойствами специализированных клеток; выяснение природы и значения внутренней полимерности органов, межтканевых и межклеточных взаимодействий в системе структурно-функциональной единицы, механизмов регуляции их согласованной работы; изучение гистологических и цитологических механизмов восстановительных процессов, происходящих в органах при их повреждении (репаративная регенерация) или при возрастных изменениях их структуры и активности — физиологическая регенерация; выяснение гистологической и цитологической основы секреторных процессов, особенно вопросов взаимодействия концевых секреторных отделов и протоков, механизмов формирования и регуляции ритмической работы элементов железы; исследование структуры и трофики патологически измененных органов и гистологических основ развития патологических процессов, например инфаркта миокарда или злокачественных опухолей. Для решения этих задач важно сравнительное изучение аналогичных и гомологичных органов с целью познания исторического их развития, а также изучение органогенезов в индивидуальном развитии. Основная тенденция современной Гистологии — переход от описательных исследований к экспериментальным. Главной задачей ставится познание тканевых механизмов развития, деятельности и патологии организмов. Отсюда закономерна направленность многих гистологических работ по пути познания субмикроскопической структуры ткани и специализированных клеток, качественных и количественных особенностей их метаболизма при различных функциональных состояниях. Характерно также моделирование тканевых и органных процессов, включая развитие и рабочую активность. Цель работ — синтез сведений разного уровня исследований (клетка, ткань, тканевые комплексы, орган) применительно к свойствам целостного организма.

• 

  Гистология простой столбчатой формы

• 

  Гистология жировой ткани

• 

  Гистология подвздошной кишки

• 

  Гистология сердца

• 

  Гистология многослойных плоских неороговевших тканей

• 

  Гистология гладких тканей

Литература

• Иммунология / Большая Российская энциклопедия // научно-редакционный совет: председатель — Ю. С. Осипов и др. — Москва : Большая Российская энциклопедия, Т. 7: Гермафродит — Григорьев. — 2007. — 766 с. — ISBN 978-5-85270-337-8
• Иммунология / Большая советская энциклопедия // Глав. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — Москва : Сов. энциклопедия, Т. 6: Газлифт-Гоголево. — 1971. — 624 с.
• Иммунология / Большая медицинская энциклопедия // гл. ред. акад. Б. В. Петровский; [Акад. мед. наук СССР]. — 3-е изд. — Москва : Сов. энциклопедия, Т. 6: Гипотериоз — Дегенерация. Т. 6. — 1977. — 632 с.
• Энциклопедический словарь медицинских терминов / под ред. Покровского В. И.. — М.: Советская энциклопедия, 1982. — С. 464.
• Курс гистологии / А. А. Завазин и А. В. Румянцев. — 6-е изд. — Москва : Медгиз, 1946. — 723 с.
• Атлас микроскопического и ультрамикроскопического строения клеток, тканей и органов / В. Г. Елисеев, Ю. И. Афанасьев, Е. Ф. Котовский, А. Н. Яцковский. — 5-е изд., перераб. и доп. — Москва : Медицина, 2004. — 447 с. — ISBN 5-225-04524-3