Гистология

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

Классификация видов

Гистоло́гия челове́ка — раздел медицины, изучающий строение тканей человека.

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

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

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

Источник материала для исследований

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

История

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

Гистолог за работой (1950 год)

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

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

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

Методы исследования

Методы исследования в гистологии включают приготовление гистологических препаратов с последующим их изучением с помощью светового или электронного микроскопа. Гистологические препараты представляют собой мазки, отпечатки органов, тонкие срезы кусочков органов, возможно, окрашенные специальным красителем, помещённые на предметное стекло микроскопа, заключённые в консервирующую среду и покрытые покровным стеклом.

Приготовление гистологического препарата

Приготовление гистологических препаратов включает в себя несколько этапов: взятие материала, фиксация, обезвоживание, заливка, получение срезов препарата, окрашивание и заключение срезов.

1. Вырезка или биопсия — взятие материала острым хирургическим инструментом, скальпелем или бритвой (лезвием), предполагает предотвращение высыхания и аутолиза образца ткани до фиксации, деформации инструментами. Оптимальный размер кусочков ткани для гистологического анализа определяется задачами исследования и, как правило, составляет не более 1,0×1,0×0,5 см. Такой размер образцов позволяет обеспечить быструю и равномерную пропитку материала фиксатором и предотвратить аутолиз ткани в глубине кусочка ткани. При наличии патологически измененных участков тканей и органов кусочки вырезают на границе с нормальной тканью. Кусочки полых органов вырезают таким образом, чтобы в препарате были видны все слои стенки. Образцы тканей помещаются в специальные гистологические или биопсийные кассеты из пластика, закрывающиеся на замок.
2. Фиксация (от лат. fixatio — закрепление) — вырезанные фрагменты ткани непосредственно с лезвия ножа погружают в фиксатор, в роли которого чаще всего выступает формалин, реже — спирты, пикриновая кислота и др. Такая обработка предотвращает распад клеток и разрушение структуры ткани под действием собственных ферментов клеток и процессов гниения, таким образом сохраняя прижизненную структуру и делая возможным изучение ткани. Принцип действия фиксирующих жидкостей основан на быстрой гибели клеток и коагуляции белка. Наиболее распространённый тип фиксации — иммерсионная фиксация (от лат. immersio — погружение), при которой фрагмент ткани целиком погружается в раствор; в экспериментальных условиях также используют перфузионную фиксацию (от лат. perfusio — вливание), при которой фиксатор вводят через сосудистую систему. При этом используют как технический формалин (марка ФМ ГОСТ 1625-89), так и подготовленный («забуференный» формалин), который отличается большей стабильностью — не образуется белый осадок, свойственный техническому формалину при температуре ниже 40 °С. После погружения кусочков в сосуд с фиксатором туда же опускают этикетку с номером (шифром, маркировкой)
3. Проводка — процесс дегидратации (обезвоживания) фрагмента ткани и пропитки его парафином. Этот этап обеспечивает уплотнение ткани, которое, в свою очередь, необходимо для получения срезов (если ткань будет излишне мягкой, то при микротомировании она будет «сминаться», образуя складки, разрывы и другие артефакты, делающие её непригодной к изучению). Традиционно проводку осуществляли путём последовательного погружения ткани в растворы ксилола и этилового спирта, однако такой метод имеет ряд существенных недостатков, как то: трудоёмкость, длительность (до четырёх суток), испарение реагентов в воздух лаборатории (что небезопасно для сотрудников лаборатории, так как ксилолы образуют взрывоопасные паровоздушные смеси, вызывают острые и хронические поражения кроветворных органов, при контакте с кожей — дерматиты), а также нестабильное качество получаемой ткани, зависящее от человеческого фактора, а именно действий лаборанта. Для решения проблем такого рода лаборатории используют альтернативные реагенты, такие как изопропанол, являющийся нетоксичным, а также аппараты — гистопроцессоры, имеющие закрытый контур и таким образом не допускающие испарений в воздух лаборатории. Путём использования гистопроцессоров также можно значительно уменьшить время проводки по сравнению с ручным методом (до одного часа при использовании гистопроцессора Xpress 120) за счёт применения вакуум-инфильтрационной и микроволновой методик.
4. Заливка — процесс создания блока, достаточно твёрдого, чтобы быть пригодным для резки (микротомирования). Выполняется путём заливания фрагмента ткани жидким парафином, , пластмассой или специальными средами для заливки. Затем залитую ткань остужают до затвердевания блока. Целлоидин в настоящее время практически не используется; чистый парафин также обладает рядом недостатков, делающих его непригодным для исследования — при его затвердевании образуются кристаллы, уменьшающие его объём на 5—10 %, что, в свою очередь, ведёт к деформации ткани, а также из-за кристаллической структуры он легко крошится при резке. Поэтому чаще всего для изготовления блоков пользуются специальными заливочными средами, представляющими собой смесь парафинов с присадками в виде рисового, пчелиного воска или полимеров. Эти присадки придают парафину эластичность, что не даёт ему крошиться при резке. Чтобы создать гомогенную среду для заливки, воск и парафин расплавляют, охлаждают и тщательно перемешивают, повторяя всю процедуру 5—10 раз. Это достаточно трудоёмкий процесс, качество получаемой среды нестабильно, поэтому некоторые лаборатории пользуются готовыми средами для заливки, изготовленными в заводских условиях и не требующими дополнительной гомогенизации.
5. Резка, или микротомирование, представляет собой изготовление тонких срезов на специальном приборе — микротоме. Толщина срезов, предназначенных для световой микроскопии, не должна превышать 4—5 мкм, для электронной — 50—60 нм.
6. Окрашивание срезов позволяет выявить структуру ткани за счёт неодинакового химического сродства различных элементов ткани к гистологическим красителям. Например, окраска гематоксилином и эозином позволяет выявить кислые структуры ткани, такие как ДНК и РНК, за счёт их связывания с гематоксилином, имеющим щелочную реакцию, и цитоплазму клеток, которая связывается с эозином (основная статья — окраска гематоксилином и эозином). Перед окрашиванием выполняется монтирование среза на предметное стекло. Для избежания формирования складок срез после микротомирования помещают на поверхность подогретой воды, где он расправляется, а потом уже на стекло. Окрашивание, как и все остальные стадии процесса изготовления гистологического препарата, может выполняться вручную и автоматически. Различают традиционное окрашивание и иммуногистохимическое.
7. Заключение срезов представляет собой помещение окрашенного среза, монтированного на предметном стекле, под покровное стекло с использованием среды для заключения, имеющей коэффициент преломления, близкий к таковому у стекла — канадский бальзам, полистирол, специальные среды для заключения. Заключённый препарат можно хранить достаточно длительное количество времени (исключение — при использовании полистирола препарат постепенно теряет прозрачность, а сам полистирол трескается. Данные изменения при заключении полистиролом значительно уменьшаются, если в полистирол добавить пластификатор (например дибутилфталат), при таком условии срок годности гистопрепарата увеличивается до 10 лет даже без покровного стекла, в течение 3 лет изменений практически не происходит).

Основные методы гистологического исследования

• Световая микроскопия;
• Фазово-контрастная микроскопия;
• Темнопольная микроскопия;
• Интерференционная микроскопия;
• Поляризационная микроскопия;
• Люминесцентная (флуоресцентная) микроскопия;
• Ультрафиолетовая микроскопия;
• Электронная микроскопия;
• Цитоспектрофотометрия;
• Радиоавтография;
• Иммуноцитохимические методы;
• Метод культуры клеток;
• Микроскопическая хирургия клетки.

Примечания

1. Кнорре А. Г. Гистология // Большая Медицинская Энциклопедия / под ред. Б. В. Петровского. — 3-е изд. Архивировано 19 января 2021 года.
2. Мавликеев М.О., Архипова С.С., Чернова О.Н., Титова А.А., Певнев Г.О., Шафигуллина А.К., Киясов А.П. Краткий курс гистологической техники. Учебно-методическое пособие / под научной редакцией кандидата медицинских наук, доцента Р.В. Деева. — Казань: Казан. у-нт, 2020. — 107 с. — ISBN УДК 57.086.1, ББК 28с.
3. И.Ю. Домницкий, В.В. Салаутин, А.А. Терентьев. Секционный курс и методы патогистологических исследований. Метод. пособие по выполнению лабораторных работ для студентов по специальности 36.05.01Ветеринария. — Саратов: ФГБОУ ВО «Саратовский ГАУ», 2017. — 50 с.
4. Корьяк, В. А. Основы гистологической техники. Учебное пособие. — Иркутск: ИГМУ, 2020. — 85 с. — ISBN УДК 611.18:616-07 (075.32), ББК 53.45я723.
5. Быков В. Л. Цитология и общая гистология. — СПб.: СОТИС, 2002, стр. 13-14
6. Обезвоживание гистологического материала  (неопр.). Дата обращения: 30 сентября 2011. Архивировано 17 октября 2014 года.
7. [bse.sci-lib.com/article066904.html Ксилолы] — статья из Большой советской энциклопедии (3-е издание)
8. Гистологический процессор скоростной проводки Tissue-Tek® Xpress™ Х120 Continuous Rapid Tissue Processor " Гистологическое оборудование и расходные материалы " Про … Архивная копия от 1 июля 2009 на Wayback Machine
9. Заливочные среды  (неопр.). Дата обращения: 30 сентября 2011. Архивировано из оригинала 28 апреля 2019 года.
10. Быков В. Л. Цитология и общая гистология. — СПб.: СОТИС, 2002, стр. 16

Ссылки

• Гистологический сайт
• Ткачёв Д. А., Минченко В. Н. Словарь гистологических терминов.