Гистология, эмбриология, цитология. История, предмет, задачи и методы исследования

1. Гистология, эмбриология, цитология История, предмет, задачи и методы исследования

СВФУ Медицинский институт: Заведующая кафедрой гистологии и
микробиологии, доцент,
к.б.н. Пшенникова Елена Виссарионовна

2. ГИСТОЛОГИЯ

• Гистология – это наука о строении,
развитии и жизнедеятельности тканей
животных организмов.
• «histos» (греч.) ткань.
• Гистология – это медико-биологическая
наука, изучающая микроскопическое
строение и жизнедеятельность тканей,
образующих тело.
• Гистология как наука объединяет общую
и частную гистологию.

3. ГИСТОЛОГИЯ

• Гистология как учебная дисциплина
включает следующие разделы:
• - цитология;
• - эмбриология;
• - общая гистология;
• - частная гистология.
• Основным
объектом
изучения
гистологии является организм здорового
человека, и поэтому учебная дисциплина
именуется гистологией человека.

4. Задачи гистологии

• изучение строения клеток, тканей и
органов;
• установление связей между
различными явлениями и общих
закономерностей.
• В отличие от анатомии гистология
изучает строение живой материи
на микроскопическом и электронномикроскопическом уровне.

5. Цитология

• Изучением клеток занимается наука
«цитология» (греч. kytos – клетка).
• Является необходимой частью гистологии.
• За последние годы обогатилась многими
научными открытиями.
• Новые
данные
о
строении
ядра,
хромосомного аппарата легли в основу
цитодиагностики
наследственных
заболеваний, опухолей, болезней крови и
др. болезней.

6. Эмбриология

• Ткани и органы образуются в результате
эмбрионального развития из различных
зародышевых листков, поэтому знание
эмбриологии (греч. embryon)
необходимо при изучении гистологии.
• Многие органы не завершают свое
развитие после рождения ребенка
(почки, формирование половой
системы, НС, органов ЖКТ и др.)

7. Задачи гистологии, цитологии и эмбриологии

• решают ряд фундаментальных
теоретических проблем и прикладных
аспектов современной медицины и биологии;
• изучение закономерностей цито- и
гистогенеза, строения и функции клеток и
тканей;
• выяснение роли нервной, иммунной,
эндокринной систем организма в регуляции
процессов морфогенеза клеток, тканей,
органов и их функционирование;

8. Задачи гистологии, цитологии и эмбриологии

• исследование возрастных изменений
клеток, тканей и органов;
• исследование адаптации клеток, тканей
и органов к действию различных
факторов;
• изучение процессов системы матьплод;
• исследование эмбриогенеза человека.

9. Взаимосвязь с другими дисциплинами

Знание гистологии необходимо для освоения
других фундаментальных медико-биологических
дисциплин:
физиологии,
биохимии,
патофизиологии,
патанатомии
иммунологии,
микробиологии,
фармакологии
и др.

10. Значение гистологии, цитологии и эмбриологии

• Данные гистологических и
цитологических исследований широко
используются в клинической
диагностике различных заболеваний
(благодаря эндоскопии и др. приемов,
позволяющих получить материал для
исследований практически из любого
участка тела.)

11. Методы исследования

Методы биотехнологии:
• культуры тканей для синтеза
различных биологически активных
веществ.
• биоинженерия (тканевая инженерия) это выращивание в искусственных
условиях клеток, тканей и органов
человека для последующей
трансплантации и замещения
поврежденных в результате травмы или
заболевания

12. Методы исследования

Методы микроскопирования:
ультрафиолетовая микроскопия
(используются короткие УФ волны)
флюоросцентная (люминесцентная)
микроскопия – (ртутные и ксеноновые
лампы). Спектральный состав
излучения несет информацию о
внутреннем строении объекта и
химическом составе.

13. Методы микроскопирования

• фазово-контрастная микроскопия
(окрашивание)
• поляризационная – модификация светового
с применением фильтров
• электронная микроскопия – высокая
разрешающая способность (расстояние 0,10,7 нм) (трансмиссионная и сканирующая)
ТЭМ – плоское изображение, СЭМ –
объемное.

14. Методы гистологического и цитологического исследования

• Изготовление гистологических препаратов
(мазков, отпечатков, срезов)
• Прижизненные методы:
• Метод вживления прозрачных камер
• Метод трансплантации клеток крови и
костного мозга от здоровых людей – доноров
людям-реципиентам, подвергнутым
смертельному облучению.
• Витальное и суправитальное окрашивание
• Исследование живых клеток в культуре
(гибридизация клеток)

15. Методы гистологического и цитологического исследования

• Цито- и гистохимические методы (электоронная
гистохимия)
• Метод радиоавтографии – позволяет
изучить более полно обмен веществ в разных
структурах. При этом вводят вещество с
меченными радиоактивными изотопами.
• Методы иммунофлюоросцентного
анализа (применение антител)
• Методы фракцинирования клеточного
содержимого (ультрацетрифугирование,
хроматография, электорофорез)

16. Методы гистологического и цитологического исследования

• Количественные методы:
• Цитоспектрофотометрия
• Цитоспектрофлюорометрия
• Интерферометрия
• Методы анализа структур:
• Морфомерия
• Автоматические системы обработки

17. История развития гистологии как науки

• Успехи гистологии как науки о строении и
происхождении тканей связаны с развитием
техники, оптики и методов
микроскопирования.
• Микроскопические методы исследования
позволили накопить данные по тонкому
строению организма и на этом основании
сделать теоретические обобщения.

18. История развития гистологии как науки

• В истории учения о тканях и микроскопическом
строении органов следует различать 3
периода:
• Домикроскопический (продолжительностью
около 2000 лет). Самый продолжительный.
• Микроскопический (около 300 лет) – с 1665 г.
• Современный (с середины ХХ столения) сочетающий достижения в области
электоронной микроскопии,
иммунноцитохимии, цитофотометрии и др.

19. Домикроскопический период

• С IV в. до н.э. и до середины XVII в., является
пред историей гистологической науки,
основанной на макроскопической технике.
• Этот период связан с именами Аристотеля,
Галена, Авиценны, Везалия, Фалоппия.
• В этот период создавались общие
представления о тканях, как об
«однородных» частях организма,
отличающиеся друг от друга физическими
свойствами (твердые, мягкие), удельным
весом (тонущие в воде, не тонущие) и пр.

20. Домикроскопический период

• Представления складывались на основании
анатомического расчленения трупов,
• все классификации тканей строились на их
внешнем сходстве и различиях;
• Ошибочно в одну группу попадали иногда
такие различные ткани, как нервная и
соединительная (нерв, сухожилие).

21. Микроскопический период

• Начался, когда английский физик Р.Гук
усовершенствовал микроскоп (1665).
• Предполагают, что первые микроскопы были
изобретены в начале 17 в.
• Р. Гук использовал микроскоп для системного
исследования различных объектов,
результаты своих исследований он
опубликовал в книге «Микрография» (1665).
Он впервые ввел термин «клетка»
(«целлюля»).

22. Микроскопический период

• С этого времени усилилась разработка
технических методов исследования.
• В этот период «зуд познания», по выражению
М. Мальпиги и «желание постичь дела
творца» (Н. Грю) побуждали многих
исследователей к микроскопическим
исследованиям.

23. Микроскопический период

• Ян Пуркинье описал наличие в животной
клетке «протоплазмы» и ядра.
• Р. Броун подтвердил наличие ядер и
большинстве животных и растительных
клеток.
• Ботаник М. Шлейден заинтересовался
происхождением клеток – цитогенезисом.

24. Микроскопический период

• Дальнейшее совершенствование
микроскопов позволило выявить еще более
мелкие структуры:
• Клеточный центр – Гертвиг, Бовери,
Бенеден (1887-1895);
• Пластинчатый комплекс К. Гольджи (1898);
• Митоходрии К. Бенда (1898) и т.д.

25. Клеточная теория

Итог исследованиям подвел Теодор Шванн,
который сформулировал клеточную теорию (18381939):
• Все растительные и животные организмы состоят
из клеток;
• Все клетки развиваются по общему принципу из
цитобластемы;
• Каждая клетка обладает самостоятельной
жизнедеятельностью, а жизнедеятельность
организма является суммой деятельности клеток.
• Рудольф Вирхов (1858) уточнил, что развитие
клеток осуществляется путем деления исходной
клетки.

26.

27. Основные положения современной клеточной теории:

• Клетка является наименьшей единицей
живого;
• Клетки животных организмов сходны по
строению;
• Размножение клеток происходит путем
деления исходной клетки;
• Многоклеточные организмы представляют
собой совокупность клеток и их производных,
объединенные в системы тканей и органов,
связанных между собой клеточными,
гуморальными и нервными формами
регуляции.

28. Микроскопический период

• С сер. XIX в. – бурное развитие описательной
гистологии
• Изучены различные органы и ткани, их
развитие
• Уточнена классификация тканей
• Развитие гистологической техники и методов
микроскопирования (водные и масляные
объективы, микротом, фиксаторы,
окрашивание)
• К. Гольджи и Р. Кахаль – в 1906 г.
Нобелевская премия за открытие органелл

29. Отечественная гистологическая школа

• С 30-40-х гг. 19 в. – кафедры гистологии и
эмбриологии в Московском (1864) и СанктПетербургском университетах.
• Основоположники – А.И. Бабухин, Ф.В.
Овсянников, Н.М. Якубович, М.Д.
Лавдовский, К.А. Арнштейн, П.И.
Перемежко и Н.А. Хржоншевский
• Московская школа – А.И. Бабухин
(гистогенез и гистофизиология тканей:
нервной мышечной), его ученик И.Ф. Огнев
(влияние лучистой энергии, темноты,
голодания на клетки и ткани).

30. Отечественная гистологическая школа

• Основоположник С-Пб. школы – Ф.В.
Овсянников (исследования нервной
системы, органов чувств), А.С. Догель
(вегетативная нервная система,
классификация нейронов, журнал «Архив
анатомии, гистологии и эмбриологии»)
• В С-Пб. Военно-медицинской академии –
эмбриолог К.Э.Бэр (образование
зародышевых листков), Н.М. Якубович (ЦНС),
М.Д. Лавдовский (клетки мочевого пузыря,
регенерация нервных волокон после травмы)

31. Отечественная гистологическая школа

• Казанская школа – К.А. Арнштейн
(морфология концевых нервных волокон,
нервных узлов,
• Томский университете – А.С. Догель, А.Е.
Смирнов (нейрогистология)
• Киевский университет – П.И. Перемежко
(развитие зародышевых листков, строение
различных органов, митоз)

32. Ученые-гистологи

• А.А. Заварзин – филогенетическое развитие
тканей и строение соединительной ткани и
крови
• Н.Г. Хлопин – эволюционное развитие
тканей
• В.Г. Елисеев – гистофизиология
соединительной ткани.
• А.Н. Северцов – сравнительная эмбриология
(эмбриогенез)
• А.Г. Кнорре – эмбриональный гистогенез
• Л.И. Фалин – атлас по эмбриологии и
гистологии

33. Современный период

• начинается с 1950 г. – с момента
использования электронного микроскопа
(хотя электронный микроскоп был изобретен
в 1932 г. Эрнст Август Фридрих Руска и М.
Кноль).
• характерно использование новейших
методов:
• - цито- и гистохимии;
• - гисторадиографии и др. методов;
• - используются автоматизированные методы
обработки полученной информации с
использованием компьютера.

34. Неклеточные структуры

• Симпласты – это
окружённые
плазмолеммой
структуры, которые
содержат несколько или
много ядер в едином
цитоплазматическом
пространстве и
образуются путём
слияния нескольких
клеток.

35. Синцитий

• Это совокупность клеток, связанных
цитоплазматическими мостиками.
• Синцитий образуется в результате не
вполне завершённых делений – таких,
когда между дочерними клетками остаётся
цитоплазматический мостик.
• У человека в виде синцития развиваются
предшественники половых клеток: оогонии
у женских эмбрионов и сперматогенные
клетки у половозрелых мужчин.

36.

37. Постклеточные структуры

• Это окружённые плазмолеммой структуры,
которые происходят из обычных по строению
клеток, но лишены ядра (а часто – и почти
всех органелл) и приспособлены для
выполнения определённых функций.
К постклеточным структурам у человека
относятся:
• роговые чешуйки эпидермиса, волос и
ногтей,
• эритроциты
• тромбоциты.

38.

39. Основные компоненты клетки

• Плазмолемма
(цитолемма)
• Цитоплазма
(гиалоплазма,
органеллы,
включения)
• Ядро

40. Клеточные мембраны

• К клеточным мембранам относят
плазмолемма, кариолемма, мембраны
органелл
• Тонкие липопротеидные пласты 6-10 нм
• липиды (билипидный слой) – 40%,
• белки – 50-55%,
• углеводы (гликокаликс) – 5-10%

41. МЕМБРАННЫЕ ЛИПИДЫ

• Липиды – гидрофобны (плохорастворимы в
воде) и липофильны (растворимы в
органических растворителях и жирах)
• Состав липидов разнообразен
(фосфолипиды, сфинголипиды, холестерол)
• Молекулы липидов состоят:
• Головки – гидрофильные,
• Хвосты – гидрофобные (жирные кислоты).
• Образуют билипидный слой

42. МЕМБРАННЫЕ ЛИПИДЫ

Фосфоглицерины
(фосфолипиды)
• Фосфатидилхолин
• Фосфатидилэтанолами
н
• Фомфатидилинозитол
• Фосфатидилсерин
Сфинголипиды
• Церамид
• Сфингомиелин
• Цереброзид
• Ганглиозид
Холестерол

43.

44. ЛИПИДНЫЕ РАФТЫ / МИКРОДОМЕНЫ

• Липидные рафты – фрагменты плазматической
мембраны с повышенной концентрацией молекул
холестерина и длинных ненасыщенных кислот.
• Предназначены для удержания вместе
функциональносвязанных белков
• Выделяют два типа рафтов
• Плоскостные (белок флотилин)
• Кавеолярные (кавеолин)

45. ГЛИКОКАЛИКС

• Функции
• Идентификация клеток
иммунной системой
(распознавание)
• Формирование
межклеточных
контактов
• Структурная функция в
удержании некоторых
молекул близко к
поверхности клеток

46. Плазмолемма

• Белки –
интегральные (из
двух участков –
полярные (несущие
заряд) из а/к и
неполярные (глицин,
аланин, валин,
лейцин),
полуинтегральные,
примембранные.
• Биологическая роль
белков – белкиферменты, белки
переносчики,
рецепторные,
структурные.

47.

48.

49. ТРАНСПОРТ В/ИЗ КЛЕТКИ

Трансмембранный
• Пассивный (диффузия)
• Осмос
Активный
• Первичный
• Вторичный
• симпорт – перенос
вместе с Na+ в клетку,
• антипорт – перенос
против направления
движения Na+, т.е. из
клетки

50.

51. ТРАНСПОРТ В / ИЗ КЛЕТКИ

Везикулярный
Эндоцитоз
• Фагоцитоз
• Пиноцитоз
• Рецепторопосредованный
эндоцитоз
Экзоцитоз
• Непрерывный
(конститутивный)
• Регулируемый

52. Межклеточные соединения

• Контакты простого
типа –
• простые
межклеточные
соединения (1) и
интердигитации
(пальцевидные
соединения) (2).

53. Межклеточные соединения

• Контакты
сцепляющего типа –
десмосомы (5) и
адгезивные пояски.

54. Десмосомы

55. Адгезивный поясок

• По структуре
данный контакт
похож на
десмосомный
• По форме контакт
представляет собой
ленту, которая
опоясывает клетку.

56. Плотное соединение

• Контакты
запирающего типа
– плотное
соединение
(запирающая зона,
или zona occludens)
(4).

57. Плотное соединение

• плазмолеммы прилегают
друг к другу вплотную,
сцепляясь с помощью
специальных белков.
• Образуют подобие
ячеистой сети.
• Обеспечивается надёжное
отграничение двух сред,
находящихся по разные
стороны от пласта клеток.

58. Плотное соединение

• Контакты
коммуникационного
типа –
• щелевидные соединения
(нексусы, или gapjunctions) (3)
• синапсы.

59. Плотное соединение

Контакты
коммуникационного
типа
Щелевидные
соединения (нексусы,
или gap-junctions)
Синапсы.

60. Нексус

• Диаметром 0,5 – 3 мкм.
• Плазмолеммы сближены на расстояние 2 нм
• Пронизаны полыми трубочками – белковыми
каналами (3)
• Каждая трубочка состоит из двух половин –
коннексонов.
• Коннексоны образуют каналы - могут
диффундировать неорганические ионы и
низкомолекулярные органические соединения:
сахара, аминокислоты, промежуточные продукты их
метаболизма.
• Ионы Са2+ меняют конфигурацию коннексонов – так,
что просвет каналов закрывается.

61.

62. Состав цитоплазмы

• Гиалоплазма (другое название – цитозоль),
• Органеллы - обязательные компоненты
цитоплазмы
• Включения – необязательные компоненты
цитоплазмы

63. ГИАЛОПЛАЗМА

• Гиалоплазма – греч. Hyalinos – прозрачный.
• Сложная коллоидная система – биополимеры (2025% белки, н.к., полисахариды, ферменты
метаболизма сахаров, азотистых оснований,
ферманты активации а/к, липидов, т-РНК и др.)
• Жидкое ↔гелеобразное состояние
• Объединяет все клеточные структуры, химическое
взаимодействие
• Транспорт веществ, ионов, молекул АТФ (постоянный
поток ионов к плазматической мембране и к
митохондриям, ядру, вакуолям)
• Отложение запасных продуктов (гликогена, липидов,
пигментов)

64. Гиалоплазма

• Это матрикс, внутренняя среда клетки.
• Состав: вода – 90%
• различные
биополимеры:
белки,
нуклеиновые
кислоты,
полисахариды,
аминокислоты, моносахара, нуклеотиды,
ионы
и
другие
низкомолекулярные
вещества, которые образуют коллоидную
систему (цитозоль или цитогель)
• Обеспечивает взаимосвязь между всеми
компонентами клетки.

65. Включения цитоплазмы

• Это непостоянные компоненты
цитоплазмы, которые могут возникать или
исчезать в различные функциональные
состояния клеток.
• Различают:
• трофические (белковые, углеводные,
липидные),
• секреторные (ферменты, гормоны),
• экскреторные (продукты метаболизма)
• пигментные – эндогенные (гемоглобин,
меланин, липофусцин) и экзогенные
(каротин, красители).

66.

67.

68. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!!!