Современные методы гистологических исследований. Гистологические методы исследования. Методы исследования живых клеток и тканей

Основными Объектами исследования являются гистологические препараты, а главным методом исследования - микроскопирование.

Гистологический препарат должен быть достаточно прозрачным (тонким) и контрастным. Он изготавливается как из живых, так и из мёртвых (фиксированных) структур. Препарат может представлять собой взвесь клеток, мазок, отпечаток, плёнку, тотальный препарат и тонкий срез.

Процесс изготовления гистологических препаратов для микроскопических исследований включает в себя следующие основные этапы: 1) взятие материала и его фиксация; 2) уплотнение материала; 3) приготовление срезов; 4)окрашивание, или контрастирование срезов; 5) заключение срезов.

Для окрашивания применяются специальные гистологические красители с различным значением рН: кислые, нейтральные и основные. Структуры, окрашивающиеся ими, соответственно, называются оксифильными, нейтрофильными (гетерофильными) и базофильными.

Какими же методами пользуется гистологическая наука? Они довольно многочисленны и разнообразны:

Микроскопирование.

Световая микроскопия. Современные микроскопы обладают высокоразрешающей способностью. Разрешающая способность определяется наименьшим расстоянием (d) между двумя рядом расположенными точками, которые можно видеть раздельно. Это расстояние зависит от длины световой волны (λ) и выражается формулой: d = 1/2 λ.

Минимальная длина волны видимой части спектра 0,4 мкм. Следовательно, разрешающая способность светового микроскопа составляет 0,2 мкм, а общее увеличение достигает 2500 раз.

Ультрафиолетовая микроскопия . Длина волны ультрафиолетового света – 0,2 мкм, следовательно, разрешающая способность ультрафиолетового микроскопа 0,1 мкм, но так как ультрафиолетовое излучение является невидимым, то для наблюдения исследуемого объекта необходим люминесцентный экран.

Флюоресцентная (люминесцентная) микроскопия. Коротковолновое (невидимое) излучение, поглощаясь рядом веществ, возбуждает их электроны, которые излучают свет с большей длиной волны, становясь видимой частью спектра. Таким образом, добиваются повышения разрешающей способности микроскопа.

Фазовоконтрастная микроскопия позволяет излучать неокрашенные объекты.

Поляризационная микроскопия применяется для изучения архитектоники гистологических структур, например, коллагенового волокна.

Электронная микроскопия даёт возможности изучать объекты, увеличенные в десятки тысяч раз.

Микрофотосъёмка и микрокиносъёмка . Эти методы позволяют изучать фиксированные объекты на фотографиях и живые микроскопические объекты в движении.

Методы качественных и количественных исследований.

Гисто – и цитохимия , в том числе количественная, позволяет проводить качественный анализ исследуемых объектов на тканевом, клеточном и субклеточном уровнях.

Цитоспектрофотометрия Даёт возможность изучать количественное содержание тех или иных биологических веществ в клетках и тканях на основе поглощения света определённой длины волны связанным ими красителем.

Дифференциальное центрифугирование позволяет разделять содержимое клеток, отличающихся между собой своей массой.

Радиография Основана на включении радиоактивной метки (например, радиоактивного йода, Н³-тимидина и др.) в обменный процесс.

Морфометрия позволяет производить измерение площадей и объёмов клеток, их ядер и органелл с помощью окуляр - и объект-микрометров и специальных сеток.

Применение ЭВМ для автоматической обработки цифрового материала.

Метод культуры тканей представляет собой поддержание жизнеспособности и деления клеток и тканей вне организма. Для этого используют специальные контейнеры с питательной средой, в которых создаются все необходимые условия для жизнедеятельности клеток. С помощью этого метода можно изучать дифференцировку и функциональное становление клеток, закономерности их злокачественного перерождения и развития опухолевого процесса, межклеточное взаимодействие, поражение клеток и тканей вирусами и микроорганизмами, влияние лекарственных препаратов на обменные процессы в клетках и тканях и т. д.

Прижизненное (витальное) окрашивание используется для изучения явлений фагоцитоза и активности макрофагов, фильтрационной способности почечных канальцев и др.

Метод трансплантации тканей . Этот метод применяют с целью изучения поведения клеток и их морфофункционального состояния при их пересадке в другой организм. К примеру, этот метод используется для поддержания жизни животных, подверженных облучению смертельной дозой.

Микроманипуляции. Данный метод получил применение в молекулярной биологии, генной инженерии, а также при клонировании, когда с помощью микроманипулятора удаляют ядро из яйцеклетки с гаплоидным набором хромосом и пересаживают в неё ядро соматической клетки с диплоидным набором хромосом.

Методы исследования в гистологии, цитологии и эмбриологии Часть I

Ивановская государственная медицинская академия
Кафедра гистологии, эмбриологии и цитологии
Методы исследования в
гистологии, цитологии и
эмбриологии
Часть I
к.м.н., старший преподаватель М.Р. Гринева
д.м.н., профессор С.Ю. Виноградов
д.м.н., профессор С.В. Диндяев
далееВведение
Методы исследования живых клеток и тканей
Виды гистологических препаратов фиксированных клеток
Изготовление гистологического препарата
Гистологический препарат
Взятие материала
Фиксация материала
Уплотнение материала
Приготовление срезов
Виды микротомов
Окрашивание срезов
Методы окрашивания
Типы красителей
Заключение срезов в консервирующую среду
Методы микроскопии
Световая микроскопия
Устройство светового микроскопа
Техника микроскопирования
Темнопольная микроскопия
Поляризационная микроскопия
Фазово-контрастная микроскопия
Флюоресцентная (люминесцентная) микроскопия
Электронная микроскопия
Рекомендуемая литература
назад
далее

Введение

В современной гистологии, цитологии и эмбриологии применяются
разнообразные методы исследования, позволяющие всесторонне изучать
процессы развития, строения и функции клеток, тканей и органов.
Главными этапами цитологического и гистологического анализа являются
выбор объекта исследования
подготовка его к микроскопированию
применение методов микроскопирования
качественный и количественный анализ изображения
Объектами
исследования
служат
гистологические
изготовленные из живых или фиксированных клеток.
препараты,
оглавление далее

Методы исследования живых клеток и тканей

Изучение живых клеток и тканей позволяет получить наиболее полную
информацию об их жизнедеятельности – проследить процессы движения,
деления, разрушения, роста, дифференцировки и взаимодействия клеток,
продолжительность их клеточного цикла, реактивные изменения в ответ на
действие различных факторов.
Методы
Прижизненное
в организме (in vivo)
Вживление прозрачных камер
Прижизненная микроскопия
Трансплантация
Прижизненное в культуре
клеток и тканей (in vitro)
Суспензионные культуры
Монослойные культуры
Культивирование in vivo
назад
оглавление далее

Виды гистологических препаратов фиксированных клеток

Срез
тонкие (толщина
более 1 мкм)
полутонкие
(толщина менее
1 мкм)
ультратонкие
(толщина менее
0,1 мкм)
Мазок
крови
красного
костного
мозга
спинномозговой
жидкости
слюны
влагалищный
и др.
Отпечаток
селезенки
тимуса
печени
слизистой
оболочки
мочевого
пузыря
слизистой
оболочки
щеки
и др.
назад
Пленка
брюшины
плевры
мягкой мозговой
оболочки
соединительной
ткани
и др.
оглавление далее

Изготовление гистологического препарата

назад
оглавление далее

Гистологический препарат

Гистологические препараты, как правило, представляют собой срезы (толщиной
5-15 мкм) органов, тканей или клеток, окрашенные специальными гистологическими
красителями.
Гистологический препарат должен отвечать следующим требованиям:
сохранять прижизненное состояние структур;
быть достаточно тонким и прозрачным для изучения его под
микроскопом в проходящем свете;
быть контрастным, то есть изучаемые структуры должны под
микроскопом четко определяться;
препараты для световой микроскопии должны долго сохраняться и
использоваться для повторного изучения.
Процесс изготовления гистологического препарата включает включает следующие
основные этапы:
1. Взятие и фиксация материала
2. Уплотнение материала
3. Приготовление срезов
4. Окрашивание срезов
5. Заключение срезов в прозрачную среду
назад оглавление далее

Взятие материала

Изготовление гистологического препарата производится из органов и тканей,
полученных несколькими путями:
биопсия (пунктат),
операционным путем,
секционный (трупный) материал,
экспериментальный
При этом должны учитываться следующие моменты:
1. Забор материала должен проводиться как можно раньше после смерти
или забоя экспериментального животного, а при возможности от живого
объекта (биопсия), чтобы лучше сохранились структуры клетки, ткани или
органа.
2. Забор кусочков должен производиться острым инструментом, чтобы не
травмировать ткани.
3. Толщина кусочка не должна превышать 5 мм, чтобы фиксирующий
раствор мог проникнуть в толщу кусочка.
4. Обязательно
производится
маркировка
кусочка
(указывается
наименование органа, номер животного или фамилия человека, дата
забора и так далее).
назад оглавление далее

Фиксация материала

Цель фиксации материала – сохранение прижизненного морфологию
клеток и тканей, предотвращение аутолиза и посмертных изменений.
Фиксатор вызывает денатурацию белка и стабилизацию липидов и тем
самым приостанавливает обменные процессы и сохраняет структуры в их
прижизненном состоянии.
Фиксация достигается чаще всего погружением кусочка в фиксирующие
жидкости, которые могут быть простыми (формалин, спирты, глутаровый
альдегид, ацетон) и сложными (раствор Карнуа, фиксатор Ценкера и др.).
Фиксация может достигаться также замораживанием (охлаждением в струе
СО2, жидким азотом и др.).
Подбор фиксаторов и продолжительность фиксации индивидуален для
различных органов и тканей и обычно колеблется от 2 до 24 часов.
назад оглавление далее

Уплотнение материала

Целью этого этапа является придание исследуемому материалу такой
плотности, которая позволит получить тонкие срезы необходимой толщины.
Этого достигают двумя способами:
Замораживание образца с последующей резкой на замораживающем
микротоме.
Пропитывание уплотняющими средами (парафин, эпоксидные смолы и др.)
Основные этапы парафиновой проводки:
Промывка материала проточной водопроводной водой для удаления
фиксатора.
Обезвоживание (дегидратация) материала в спиртах увеличива-ющейся
концентрации (70, 80, 90, 96, абсолютный – 100%).
Удаление спирта и подготовка материала к пропитыванию парафином
обработкой растворителями парафина (ксилол и др.) и смесью парафина и
ксилола (при температуре 37°С)
Заливка в чистый расплавленный парафин (при температуре 56°С).
Охлаждение парафина и формирование блоков.
назад оглавление далее

Приготовление срезов

Для изготовления тонких срезов заданной толщины в настоящее время
используются специальные приборы – микротомы (для световой микроскопии)
и ультрамикротомы (для электронной микроскопии).
Специальные ножи микротомов позволяют получить срезы толщиной:
3-8 мкм из материала, залитого в парафин,
10-25 мкм из материала, замороженного в камере микротома-криостата
0,08-0,1 мкм из материала, подготовленного для электронной микроскопии
Полученные срезы помещают на предметные стекла (для световой
микроскопии) или монтируются на специальные сеточки (для электронной
микроскопии).
назад оглавление далее

Виды микротомов

санный
ротационный
криостатный
замораживающий
для экспрессдиагностики,
гистохимии
вибротом
изготовление
парафиновых
срезов
изготовление
серийных
парафиновых
срезов
изготовление
срезов при
температуре
-20°С и ниже
для гистохимии
и иммуноцитохимии
изготовление
срезов фиксированных и
нефиксированных тканей
назад оглавление далее

Окрашивание срезов

Клеточные
структуры
без
специальной
обработки,
как
правило,
не
различимы даже при большом увеличении микроскопа. Они бесцветны и
прозрачны.
Для выявления тканевых компонентов, отдельных клеток, внутриклеточных
структур используют красители – вещества с высоким сродством к различным
компонентам ткани и с определенными цветооптическими свойствами.
Способность тканевых компонентов по-разному окрашиваться зависит от
кислотно-основных (щелочных) свойств веществ, входящих в их состав.
Перед окрашиванием срезы депарафинируют, проводя последовательно
через растворитель парафина (ксилол), спирты нисходящей концентрации (100,
96, 90, 80, 70%) и помещают в воду.
назад оглавление далее

Методы окрашивания

Общегистологические
Специальные
Гистохимические
выявление
общего плана
строения
клеток, тканей,
органов
выявление
специализированных
структур в
клетках и
тканях
анализ
химического
состава клеток
и
межклеточного
вещества
назад
Импрегнация
выявление
специализированных
структур в
клетках и
тканях
оглавление
далее

Импрегнация

Метод выявления тканевых структур путем пропитывания объектов
гистологического исследования растворами солей тяжелых и драгоценных
металлов (например, азотнокислое серебро (серебрение), кобальт, хлористое
золото (золочение), кадмий, осмиевым ангидрид и др.).
Участки ткани, в которых происходит осаждение солей металлов на
гистологических структурах, приобретают черный или бурый цвет в
зависимости от количества и свойств восстановленного металла.
Периферический нерв
(поперечный срез).
Импрегнация оксидом
осмия
Мультиполярный нейрон.
Импрегнация нитратом серебра
Мультиполярные нейроны.
Импрегнация нитратом серебра
назад оглавление далее

Типы общегистологических красителей

основные
основания,
связываясь с
кислотными
соединениями
гистологических
структур, вызывают
обычно их
окрашивание в синефиолетовые цвета
базофилия
метахромазия
нейтральные
кислые
содержат как
основные, так и
кислые красящие
компоненты
соединяясь с
основными
(щелочными)
соединениями
гистологических
структур,
окрашивают их в
цвета красителя
нейтрофилия
оксифилия
назад
оглавление далее

Базофилия

Основные (щелочные) красители активно связываются со структурами, которые
содержат кислоты и несут отрицательный заряд – например, ДНК, РНК.
К ним, в частности, относятся гематоксилин, толуидиновый синий, тионин,
метиленовый синий, азуры и др.
Способность окрашиваться основными (щелочными) красителями называется
базофилией (от греч. basis – основа и philia – любовь).
Поэтому структуры, связывающие эти красители, называются базофильными.
В клетке базофилией обладает ядро (вследствие высокого содержания ДНК и РНК),
иногда цитоплазма (при высоком содержании в ней рибосом или гранулярной ЭПС).
Базофильно может окрашиваться межклеточное вещество некоторых тканей – например,
хрящевой.
Базофилия ядра
нейтрофильного гранулоцита.

Увеличение: х630.
назад
оглавление далее

Метахромазия

Метахромазия (от греч. meta – изменение и chroma – цвет, краска) – изменение цвета
некоторых основных красителей при их связывании со структурами, обладающими
специфическими химическими свойствами (обычно высокой концентрацией
сульфатированных гликозаминогликанов).
К таким красителям относятся толуидиновый синий, азур II, тионин и др.
Способность метахроматически окрашиваться обладают гранулы базофильных
лейкоцитов, тучных клеток.
Указанные красители окрашивают другие базофильные структуры в тех же тканях в
обычный свойственный им цвет, т.е. ортохроматически (от греч. orthos – правильный и
chroma – краска).
Метахромазия зернистости
базофильного гранулоцита.
Окраска по Романовскому-Гимзе.
Увеличение: х630.
назад оглавление далее

Оксифилия

Кислые красители связываются со структурами, имеющими положительный заряд –
например, белки.
К таким красителям относятся эозин, оранж G, эритрозин, пикриновая кислота и др.
Способность окрашиваться кислыми красителями называется оксифилией, или
ацидофилией (от греч. oxys или лат. acidus – кислый и греч. philia – любовь).
Структуры, связывающие
ацидофильными.
эти
красители,
называются
оксифильными
или
Оксифилия свойственна цитоплазме клеток (особенно при высоком содержании в
ней митохондрий и некоторых белковых секреторных гранул), эритроцитам (благодаря
высокой концентрации в них гемоглобина). Оксифильно окрашивается цитоплазма
кардиомиоцитов, мышечных волокон скелетной мускулатуры, некоторые компоненты
межклеточного вещества (например, коллагеновые волокна).
Оксифилия зернистости
эозинофильного гранулоцита.
Окраска по Романовскому-Гимзе.
Увеличение: х630.
назад
оглавление далее

Нейтрофилия

Нейтрофилия
(от
лат.
neutrum
–
ни
тот,
ни
другой,
и
philia - предрасположение, любовь) – способность гистологических структур
окрашиваться и кислыми, и основными красителями.
Нейтрофилия зернистости
нейтрофильного гранулоцита.
Окраска по Романовскому-Гимзе.
Увеличение: х630.
назад
оглавление далее

Заключение срезов в консервирующую среду

Окрашенные гистологические препараты обезвоживаются в спиртах
восходящей концентрации (70, 80, 90, 96, абсолютный – 100%) и
просветвляются в ксилоле, бензоле, толуоле или некоторых маслах.
Для длительного хранения обезвоженный гистологический срез заключают
(монтируют) в прозрачную консервирующую среду (смолу хвойных деревьев –
канадский, пихтовый бальзам, а также в синтетические среды).
На постоянном гистологическом препарате срез ткани располагается на
предметном стекле, сверху закрыт покровным стеклом. Между стеклами
(предметным и покровным) находится заливочная среда, обладающая
коэффициентом преломления световых лучей, близким к таковому у стекла.
назад оглавление далее

Методы микроскопии

оглавление далее

Методы микроскопии

Оптическая
Световая
Поляризационная
Темнопольная
Фазовоконтрастная
Электронная
Просвечивающая
(трансмиссионная)
Сканирующая
(растровая)
Флюоресцентная
(люминесцентная)
назад оглавление далее

Световая микроскопия

Изучение гистологического препарата осуществляется в проходящем свете
с помощью светового микроскопа.
Источник света естественный или искусственный (различные лампы). Свет
собирается в конденсор и далее направляется через препарат в объектив.
Окуляр дополнительно увеличивает это изображение.
Качество
изображения
(четкость)
определяется
разрешающей
способностью микроскопа, т.е. минимальным (разрешающим) расстоянием,
на котором оптика микроскопа позволяет различить раздельно две близко
расположенные точки. Эта величина пропорциональна длине световой волны и
для обычного светового микроскопа равна приблизительно 0,2 мкм.
Чем меньше разрешающее расстояние, тем выше разрешающая способность
микроскопа и тем более мелкие объекты можно исследовать.
Увеличение микроскопа – это соотношение между истинными размерами
исследуемого объекта и размерами его изображения, получаемого с помощью
микроскопа. Ориентировочно оно оценивается как произведение увеличений
объектива и окуляра и может достигать 2500 раз.
назад оглавление далее

Устройство светового микроскопа

4
3
5
2
6
7
8
1
12
11
10
9
Основание микроскопа
Тубусодержатель
Тубус
Окуляр (чаще ×7)
Револьвер микроскопа
Объективы
а) сухие: ×8, ×20, ×40
б) иммерсионный ×90
7. Предметный столик
8. Конденсор
9. Макрометрический винт
10.Микрометрический винт
11.Винт конденсора
12.Зеркало
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Общее увеличение микроскопа = увеличение объектива × увеличение окуляра
назад
оглавление далее

Техника микроскопирования

1. Микроскопирование гистологического препарата начинают с установки правильного
освещения. Для этого с помощью вогнутого зеркала, собирающего рассеянный пучок
света, и конденсора достигают равномерного освещения поля зрения.
2. На предметный столик помещают гистологический препарат покровным стеклом вверх.
3. Изучение гистологического препарата начинают при малом увеличении (объектив х8), при
этом расстояние между объективом и покровным стеклом должно быть около 1 см.
Установку резкости проводят с помощью макровинта.
4. Рассматривают детали гистологического препарата по всей площади, перемещая его на
предметном столике.
5. Устанавливают в центр поля зрения участок гистологического препарата, который следует
изучить при большом увеличении (объектив х40).
6. С помощью револьверного устройства ставят объектив с более сильным увеличением
(х40). Установку резкости проводят с помощью микровинта.
7. Для изучения очень мелких гистологических структур используют иммерсионный
объектив (х90).
На покровное стекло препарата наносят каплю иммерсионного масла.
Осторожно опускают тубус до соприкосновения линзы объектива к маслу.
Установку резкости проводят с помощью микровинта.
После окончания работы иммерсионное масло удаляют с объектива и покровного
стекла марлей.
назад оглавление далее

Техника микроскопирования (примеры)

Почка.
Окраска: гематоксилин-эозин.
Увеличение: х 56
(малое увеличение).
Почка.
Окраска: гематоксилин-эозин.
Увеличение: х 280
(большое увеличение).
Почка.
Окраска: гематоксилин-эозин.
Увеличение: х 630
назад
(иммерсионное
увеличение).
оглавление далее

Темнопольная микроскопия

Основана на использовании специального конденсора, освещающего
препарат «косыми» лучами, не попадающими в объектив.
При наличии объекта в поле зрения свет отражается от него и
направляется в объектив.
Метод часто используется для изучения живых неокрашенных клеток.
назад
оглавление далее

Поляризационная микроскопия

Позволяет обнаружить двойное лучепреломление – анизотропию.
На объект исследования направляется поляризованный пучок света, т.е. лучи света
направлены строго в одной плоскости.
Это обеспечивает особый фильтр – поляризатор. Такой свет направляется на объект
исследования.
Второй фильтр – анализатор расположен между объективом и окуляром и позволяет
регистрировать угол отклонения плоскости поляризации света.
Микроскопия позволяет регистрировать пространственное расположение молекул в
объективе или кристаллические структуры.
Кристаллы оксалатов.
Поляризационная
микроскопия.
Увеличение х100
назад оглавление далее

Фазово-контрастная микроскопия

Метод служит для получения контрастных изображений прозрачных и бесцветных объектов, в
частности, позволяет изучать живые неокрашенные препараты.
Даже при очень малых различиях в показателях преломления разных элементов препарата
световая волна, проходящая через них, претерпевает разные изменения по фазе (приобретает
фазовый рельеф). Эти фазовые изменения, не воспринимаемые глазом, преобразуются с помощью
специального оптического устройства (кольцевой диафрагмы в конденсоре и фазовой пластинки в
объективе) в изменения амплитуды световой волны, т. е. в изменения яркости («амплитудный
рельеф»), которые уже различимы глазом.
Иными словами, в получаемом видимом изображении распределение яркостей (амплитуд)
воспроизводит фазовый рельеф. Получаемое таким образом изображение называется фазовоконтрастным.
Pseudotrichonympha grassi.
Неокрашенный препарат.
Фазовый контраст
Семенники крысы.
Неокрашенный препарат.
Фазовый контраст
Семенники крысы.
Окраска: гематоксилин-эозин
Световая микроскопия
назад оглавление далее

Флюоресцентная (люминесцентная) микроскопия

Использует принцип свечения объекта исследования при освещении его
ультрафиолетовыми лучами. Источником света служат специальные лампы.
Существует аутофлюоресценция – собственная или первичная
флюоресцен-ция. Например, свечение эластических волокон в стенке артерий.
Вторичная флюоресценция возникает после обработки препаратов
специальными красителями – флюорохромами (акридин оранжевый, родамин,
флюоресцин и др.).
Например: после обработки акридиновым оранжевым в клетке очень четко
обнаруживается ядерная ДНК (ярко-зеленое свечение) и РНК (ярко-красное
свечение). После фиксации тканей в парах формальдегида (метод Фалька)
обнаруживается
ярко-зеленое
свечение
серотонина,
катехоламинов
(адреналин, норадреналин).
Если флюоресцентные красители связать со специфическими антителами
– можно будет выявить их антигены. Этот метод получил название
иммуноцитохимического.
назад оглавление далее

Флюоресцентная (люминесцентная) микроскопия (примеры)

.
.
.
.
Цитоскелет эукариот
(эндотелиальные клетки быка).
Имунноцитохимический метод
окрашивания.
Актиновые микрофиламенты
окрашены в красный,
микротрубочки - в зеленый, ядра
клеток - в голубой цвет.
Нуклеиновые кислоты
в эпителии маточных
желез.
Окраска акридиновым
оранжевым.
Ядерная ДНК окрашена в
зеленый цвет,
РНК – в красный.
назад
Симпатические
нервные сплетения.
Метод Фалька
оглавление далее

Электронная микроскопия

Электронный микроскоп - прибор, позволяющий получать изображение объектов с
максимальным увеличением до 106 раз. Это стало возможно благодаря использованию
вместо светового потока пучка электронов, длина волны которого во много раз короче
длины волны фотонов видимого света.
Электронный микроскоп состоит из электронной пушки (устройства для получения
пучка электронов) и системы электромагнитных линз, размещенных в колонне
микроскопа в условиях вакуума.
Разрешающая способность электронного микроскопа в 1000÷10000 раз превосходит
разрешение светового микроскопа и для лучших современных приборов может
составлять менее 0,1 нм (10-10м).
Существуют
две
основные
разновидности
электронной
трансмиссионная (просвечивающая) и сканирующая (растровая).
назад
микроскопии:
оглавление далее

Трансмиссионная (просвечивающая) электронная микроскопия

Принцип работы трансмиссионного электронного микроскопа заключается в том, что
электроны, проходя через объект, расположенный вблизи объективной линзы,
взаимодействуют с его атомами и отклоняются от первоначального направления падения
пучка (рассеиваются). Далее они попадают в систему магнитных линз, которые
формируют на флуоресцентном экране (и на фотопленке) изображение внутренней
структуры объекта. При этом удается достичь разрешения порядка 0,1 нм, что
соответствует увеличениям до 1,5 106 раз.
Разрешение и информативность ТЭМ-изображений во многом определяются
характеристиками объекта и способом его подготовки. Для получения контрастного
изображения применяют ультратонкие срезы (не более 0,01 мкм), обработанные
соединениями тяжелых металлов (импрегнация солями свинца, урана, осмия и др.),
избирательно взаимодействующими с компонентами микроструктуры (химическое
контрастирование). При этом чем большей рассеивающей способностью обладает
участок исследуемого объекта (участки повышенной плотности, увеличенной толщины и
пр.), тем более темным будет его изображение.
назад оглавление примеры

Сканирующая (растровая) электронная микроскопия

Принцип работы сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) заключается в
сканировании поверхности образца сфокусированным электронным пучком и анализе
отраженных от нее частиц и рентгеновского излучения, возникающего в результате
взаимодействия электронов с веществом.
В СЭМ пучок электронов (электронный зонда) фокусируется электромагнитными
линзами конденсора и объектива. Специальное устройство – дефлектор отклоняет
электронный пучок (первичные электроны), который скользит по поверхности (растр).
Вторичные электроны (отраженные от поверхности) воспринимаются детектором и
фокусируются на экране СЭМ, создавая ее трехмерное изображение.
Современный СЭМ позволяет работать в широком диапазоне увеличений
приблизительно от х10 (что эквивалентно увеличению сильной ручной линзы)
до х1 000 000, что приблизительно в 500 раз превышает предел увеличения лучших
оптических микроскопов.
Поверхность сканирования обязательно напыляется металлом: платина, золото,
палладий и др.
назад оглавление примеры

Электронная микроскопия (примеры)

трансмиссионная
сканирующая
.
.
.
Эритроциты в артериоле
.
.
.
Тучная клетка
назад
Эритроцит,
тромбоцит,
лейкоцит
оглавление
далее1. Гистология, цитология и эмбриология: Учебник. / Под ред. Ю.А.Афанасьева,
С.Л.Кузнецова, Н.А.Юриной. – М.: Медицина, 2006. – 768 с.
2. Гистология, эмбриология, цитология: Учебник. /
Ю.А.Челышева. – М.: «ГЭОТАР-Медиа», 2007. – 408 с.
Под
ред.
Э.Г.Улумбекова,
3. Жункейра Л.К., Карнейро Ж. Гистология: Атлас: Уч.пос.; пер. с англ., под ред. В.Л.
Быкова. – М.: «ГЭОТАР-Медиа», 2009. – 576 с.
4. Хэм А., Кормак Д. Гистология: в 5 томах; пер. с англ. – М.: Мир, 1982.
назад
оглавление

Гистологические методы исследования

применяются для изучения строения и функции клеток и тканей человека, животных и растительных организмов в норме, патологии и эксперименте. Основой Г. м. и. является - комплекс методических приемов, используемых при изготовлении препаратов клеток и тканей для их микроскопического исследования. Микроскопическое изучение клеток и тканей может проводиться двумя основными путями в зависимости состояния исследуемого объекта: исследование живых клеток и тканей, исследование неживых клеток и тканей, сохраняющих структуру благодаря специальным приемам фиксации.

Изучение живых объектов - витальное (суправитальное) - дает возможность наблюдать физиологические процессы в клетках и тканях, их прижизненное строение. Оно проводится на клетках, свободно взвешенных в жидкой среде (клетках крови, эпителиальных клетках соскобов и др.), а также на культурах клеток и тканей, выращенных на специальных питательных средах. Объектом прижизненного наблюдения могут быть тонкие, прозрачные тканевые пленки ( , плавательная перепонка). В экспериментальных исследованиях используется метод биологических окон (вживление прозрачных камер) и изучение тканевых имплантатов в естественной прозрачной среде, например в передней камере глаза животных. В зависимости от поставленной задачи при витальных исследованиях применяются различные специальные методы микроскопии: темнопольная, фазово-контрастная, флюоресцентная, поляризационная, ультрафиолетовая. Витальные гистологические методы применяются в основном для биологических и медико-биологических исследований. Их широкое применение ограничено большими техническими трудностями, связанными со свойствами переживающих тканей. В медицинских исследованиях, особенно в практике патолого-анатомических лабораторий, используются методы исследования фиксированных объектов.

Цель фиксации сохранить прижизненную структуру клеток и тканей путем быстрого воздействия на них химическими агентами, предотвращающими развитие посмертных изменений. Выбор метода фиксации зависит от задач исследования и особенностей фиксируемого материала. Так, для выявления тонких клеточных структур применяют фиксирующие смеси, содержащие соли тяжелых металлов (например, сулему) Лучшим фиксатором для цитологических целей служит четырехокись осмия, часто используемая и электронной микроскопии. Универсальным фиксатором является формальдегид, применяемый в виде 10% раствора формалина. Чтобы была равномерной и полной, кусочки ткани должны быть небольшими, а объем фиксирующей жидкости - во много раз превосходить объем фиксируемого материала. По окончании фиксации кусочки обычно промывают в воде или спирте. Твердые компоненты тканей (например, отложения солей кальция) удаляют с помощью методов декальцинации.

Наиболее быстрым и простым способом приготовления среза ткани, применяемым обычно при экспресс-диагностике, является кусочка и получение срезов ткани на замораживающем микротоме. Однако при этом трудно получить достаточно тонкие срезы, а также срезы с мелких объектов и распадающихся тканей. Поэтому кусочки тканей, как правило, заливают в уплотняющие среды - или целлоидин. Фиксированную обезвоживают в спиртах возрастающей крепости, проводят через промежуточный растворитель (ксилол или для парафина, спирт-эфир для целлоидина) и пропитывают парафином или целлоидином. в парафин позволяет получить более тонкие срезы (от 5-8 до 1-2 мкм ), чем в целлоидин. Срезы для микроскопического исследования приготавливают с помощью санного или роторного микротомов. Сверхтонкие срезы (толщиной от 90-100 до 5-15 нм ), необходимые для электронно-микроскопических исследований, готовят на ультратоме. Ультратомы используют и в световой микроскопии для получения полутонких срезов. Приготовленные срезы окрашивают для четкого выделения структур клеток и тканей, которые по-разному воспринимают красители. Основные красители - красящие основания и их соли ( , толуидиновый синий, азуры, бисмарк коричневый) - окрашивают так называемые базофильные структуры (ядра клеток, соединительной ткани). Кислые красители - красящие кислоты и их соли (пикриновая кислота, эритрозин) - окрашивают ацидофильные, или оксифильные, структуры (цитоплазму клеток, коллагеновые, эластические волокна). окраски следует отличать импрегнацию - специальный метод, основанный на определенных участков клеток и тканей восстанавливать тяжелые металлы (например, серебра, золота, осмия) из их солей и за счет этого приобретать интенсивную окраску.

Приготовление гистологического препарата завершается заключением его в среды, обеспечивающие сохранность структур объекта, его окраски и прозрачности. Наиболее часто для этих целей применяют органические смолы, например .

1. Малая медицинская энциклопедия. - М.: Медицинская энциклопедия. 1991-96 гг. 2. Первая медицинская помощь. - М.: Большая Российская Энциклопедия. 1994 г. 3. Энциклопедический словарь медицинских терминов. - М.: Советская энциклопедия. - 1982-1984 гг .

Смотреть что такое "Гистологические методы исследования" в других словарях:

Методические подходы и методы исследования в анатомии человека - Иногда приходится слышать о том, что в анатомии уже ничего не осталось для изучения, исследования, якобы все темы исчерпаны, все, что можно было изучать, уже изучено, все вопросы решены. Как будто бы все, что касается строения тела человека,… … Словарь терминов и понятий по анатомии человека

ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ - ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ. см. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ. Важнейшим условием получения достоверных результатов исследований является правильный выбор объектов анализа, своевременный их отбор и формулировка задачи исследования. Правила отбора проб … Болезни рыб: Справочник

I Медицина Медицина система научных знаний и практической деятельности, целями которой являются укрепление и сохранение здоровья, продление жизни людей, предупреждение и лечение болезней человека. Для выполнения этих задач М. изучает строение и… … Медицинская энциклопедия

Способы изучения различных объектов с помощью микроскопа. В биологии и медицине эти методы позволяют изучать строение микроскопических объектов, размеры которых лежат за пределами разрешающей способности глаза человека. Основу М.м.и. составляет… … Медицинская энциклопедия

- (гистологическое cytus клетка + греч. logos учение) основано на изучении с помощью микроскопа особенностей строения клеток, клеточного состава органов тканей, жидкостей организма человека и животных в норме и при патологических процессах. Ц. и.… … Медицинская энциклопедия

I Гистология (греч. histos ткань + logos учение) медико биологическая наука, изучающая эволюцию тканей, их развитие в организме (гистогенез), строение, функции и взаимодействие у многоклеточных животных и человека. Основной предмет изучения Г.… … Медицинская энциклопедия

I Вульва (vulva; pudendum femininum) наружные женские половые органы (по Международной анатомической номенклатуре женская половая область). Анатомия и физиология. Вульва (рис. 1) расположена снаружи от лобковых костей таза и прикрепленной к ним… … Медицинская энциклопедия

Изучая изменения, вызванные в организме различными болезненными процессами, имеет целью присущими ей методами исследования как определение этих болезненных процессов, так и значение их по отношению к клинической картине болезни и смертельному… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

I Биопсия (греч. bios жизнь + opsis зрение, зрительное восприятие) прижизненное взятие тканей, органов или взвеси клеток для микроскопического исследования с диагностической целью, а также для изучения динамики патологического процесса и влияния… … Медицинская энциклопедия

Наука, занимающаяся изучением тканей животных. Тканью называют группу клеток, сходных по форме, размерам и функциям и по продуктам своей жизнедеятельности. У всех растений и животных, за исключением самых примитивных, тело состоит из тканей,… … Энциклопедия Кольера

- (от греч. ἱστός ткань и греч. λόγος знание, слово, наука) раздел биологии, изучающий строение тканей живых организмов. Обычно это делается рассечением тканей на тонкие слои и с помощью микротома. В отличие от анатомии,… … Википедия

Книги

• Множественная миелома и плазмоклеточные заболевания , Рамасами Картик, Лониал Сагар. В книге представлены основные клинические аспекты множественной миеломы и других плазмоклеточных заболеваний. Описаны лабораторные исследования, патогенез, диагностика и лечение. Во втором…

Основным методом исследования в гистологии является микроскопирование – изучение гистологических препаратов под микроскопом. В последнее время микроскопия сочетается с другими методами – гистохимией и гисторадиографией. Для микроскопии используют различные конструкции микроскопов, позволяющие изучать различные параметры гистологических препаратов.

Выделяются следующие виды микроскопии:

1) световая микроскопия (наиболее распространенный вид микроскопии, при этом разрешающая способность микроскопа составляет 0,2 мкм);

2) ультрафиолетовая микроскопия (разрешающая способность микроскопа составляет 0,1 мкм);

3) люминисцентная микроскопия (применяется для определения в исследуемом гистологическом препарате определенных химических структур);

4) фазово-контрастная микроскопия (применяется для обнаружения и изучения определенных структур в неокрашенных гистологических препаратах);

5) поляризационная микроскопия (используется в основном для изучения волокнистых структур);

6) микроскопия в темном поле применяется для изучения живых объектов;

7) микроскопия в падающем свете (предназначена для изучения толстых объектов);

8) электронная микроскопия (наиболее современный вид микроскопии, имеющий разрешающую способность 0,1 – 0,7 нм). Имеются две разновидности электронной микроскопии – просвечивающая (трансмиссионная) и сканирующая (или растворная) микроскопия, дающая отображение поверхностных ультраструктур.

Гистологические и цитохимические методы применяются для определения состава химических веществ и их количества в определенных структурах. Принцип метода заключается в химической реакции между реактивом и субстратом, содержащимся в исследуемом веществе. При этом образующиеся побочные продукты реакции можно обнаружить с помощью световой или люминисцентной микроскопии.

Метод гистоавторадиографии позволяет выявить состав химических веществ в исследуемых структурах и интенсивность обмена по включению радиоактивных изотопов. Данный метод чаще всего используется при экспериментах на животных.

Метод интерферонометрии позволяет определять сухую массу вещества в живых или фиксированных объектах.

Метод культуры клеток – это выращивание клеток в пробирках или в особых капсулах в организме и последующее изучение живых клеток под микроскопом.

Метод витального окрашивания – введение животным в кровь или в брюшную полость красителя (трепанового синего), который при жизни животного захватывается определенными клетками – макрофагами, а после забоя животного и приготовления препарата определяются и подсчитываются клетки, содержащие краситель.

Иммуноморфологические методы позволяют с помощью предварительно проведенных иммунных реакций (на основе взаимодействия антиген – антитело) определять субпопуляцию лимфоцитов, степень чужеродности клеток, проводить гистологическое типирование тканей и органов, т. е. определять их гистосовместимость для дальнейшей трасплантации.

Метод дифференциального центрифугирования – изучение отдельных органелл или даже их фрагментов, выделенных из клетки. Для этого кусочек исследуемого органа растирают, заливают физиологическим раствором, а затем разгоняют в центрифуге при различных оборотах (от 2 до 150 тыс. в 1 мин). В результате центрифугирования получают интересующие фракции, которые затем изучают различными методами.

Методы морфометрии – количественные методы. Они позволяют определять размеры и объемы ядра – кариометрия, клеток – цитометрия, органелл – электронная морфометрия, а также определять число клеток различных популяций и субпопуляций. Данные методы широко используются в научных исследованиях.

Различные экспериментальные методы – пищевая и водная нагрузка, физические методы (УВЧ, СВЧ, лазеры, магниты). Они применяются для изучения реакции интересующих структур на то или иное воздействие и сочетаются с методами морфометрии, цито– и гистохимии. Данные методы также применяются в научных исследованиях.

Таким образом, основным и наиболее распространенным методом изучения в гистологии является микроскопия. Приготовление гистологического препарата включает в себя следующие этапы.

Взятие материала

– кусочка ткани или органа. При заборе материала необходимо выполнять следующие правила:

1) забор материала должен проводиться как можно раньше после смерти или забоя животного, при возможности от живого объекта, чтобы как можно лучше сохранить структуру исследуемых клеток;

2) забор материала должен проводиться острым инструментом, чтобы не травмировать ткани;

3) толщина кусочка не должна превышать 5 мм, чтобы фиксирующий раствор смог проникнуть на всю глубину ткани;

4) обязательно необходимо произвести маркировку кусочка, при этом указываются наименование органа, номер животного или фамилия человека, дата забора.

Фиксация материала

Данный этап проводится для того, чтобы остановить обменные процессы в клетке и сохранить ее от распада. Для этого взятый на исследование кусочек ткани погружают в фиксирующий раствор. Раствор может быть простым (спирт или формалин) и сложным (раствор Карнуа, фиксатор Цинкера). Фиксатор вызывает денатурацию белков и сохраняет структуру клеток в состоянии, близком к прижизненному. Фиксацию можно проводить также путем замораживания – охлаждением жидким азотом или струей углекислого газа.

Заливка кусочков ткани в уплотняющие среды

(парафин, смолы) – или замораживание. Данный этап необходим для того, чтобы в последующем из исследуемой ткани можно было изготовить тонкий срез.

Приготовление срезов на микротоме или ультрамикротоме с помощью специальных ножей

После этого срезы для световой микроскопии приклеиваются на предметные стекла, а для электронной – монтируются на специальные сеточки.

Окраска срезов или их контрастирование

(для электронной микроскопии). Перед окраской срезов необходимо удалить уплотняющую среду – выполнить депарафирование. С помощью окраски достигается контрастность изучаемых структур. Красители можно подразделить на основные, кислые и нейтральные. Наиболее широко применяются основные красители (гематоксилин) и кислые (эозин). Часто используются и сложные красители.

Просветление срезов в ксилоле и толуоле

Их заключают в смолы (бальзам и полистирол) и закрывают покровным стеклом.

После данных процедур препарат можно исследовать под световым микроскопом. Помещенные под стекло срезы для светового микроскопа могут долго храниться и многократно использоваться. Для электронной микроскопии каждый срез используется только 1 раз, при этом он фотографируется, и изучение структур ткани производится по электронограмме.

Если ткань имеет жидкую консистенцию (например, кровь, костный мозг), то препарат изготавливают в виде мазка на предметном стекле, который затем также фиксируется, окрашивается и изучается.

Из ломких паренхиматозных органов изготавливают препараты в виде отпечатка органа, проводят разлом данного органа, затем к месту разлома прикладывают предметное стекло, на которое приклеиваются свободные клетки. После этого препарат фиксируется и изучается.

Из некоторых органов (например, брыжейки, мягкой мозговой оболочки) или из рыхлой волокнистой соединительной ткани изготавливают пленочные препараты путем растягивания или раздавления между двумя стеклами с последующей фиксацией и заливкой в смолы.

Предмет гистология. Методы гистологических исследований. Клеточная теория.

ВВЕДЕНИЕ В ГИСТОЛОГИЮ. СТРОЕНИЕ КЛЕТКИ.

Лекция 1

Гистология – это наука о строении, развитии и жизнедеятельности тканей материи. Ткани изучают в живом и неживом состоянии. Изучение гистологических объектов, их тончайшей структуры проводят при помощи микроскопов, которые увеличивают невидимые простым глазом детали строения в несколько сотен тысяч раз.

Курс гистологии условно разделен на следующие разделы:

1. Цитология - наука о клетке.

2. Эмбриология - наука о развитии, от зарождения до полного формирования организма.

3. Общая гистология - наука об общих закономерностях, присущих тканям.

4. Частная гистология – наука о строении, развитии органов и систем.

Главной задачей гистологии как предмета является получение знаний о микроскопическом и ультрамикроскопическом строении клеток, тканей органов и систем здорового организма, в неразрывной связи с их развитием и выполняемыми функциями.

Основными методами гистологических исследований являются микроскопирование и специальные (немикроскопические) методы (гистохимия, цитофотометрия, авторадиография и др.).

Объектами исследования могут быть живые или мертвые (фиксированные) клетки и ткани.

Для изучения клеток и тканей под микроскопом изготавливают гистологические препараты.

Основными методами исследования гистологических объектов яв­ляются световая и электронная микроскопия, которые широко исполь­зуются в клинической и экспериментальной практике.

Светооптические микроскопы. Основная оптическая часть микроскопа состоит из объектива и окуляра. Объектив является наиболее ответственной оптической системой, дающей увеличенное изображение предмета. Окуляр - оптическая система, которая служит в качестве лупы при визуальном на­блюдении увеличенного изображения предмета, даваемого объективом. Окуляр обычно увеличивает изображение в 5-25 раз.

Так же важнейшими характеристиками микроскопа являются раз­решающая способность и увеличение. Разрешающая способность - минимальное расстояние между двумя точками объекта, которые видны раздельно. Увеличение микроскопа- величина, показывающая, во сколько раз линейные размеры изображения, формируемого оптической системой микроскопа, больше линейных размеров объекта. Увеличение микроскопа зависит от увеличений объектива и окуляра и численно рав­но произведению этих увеличений. Современные оптические микроскопы имеют предел полезного увеличения до 1500 раз.

Электронная микроскопия. Электронные микроскопы обладают вы­сокой разрешающей способностью. Другими словами, в электронном микроскопе теоретически возможно повышение разрешающей способ­ности и соответственно увеличение изображения в 150000 раз больше по сравнению со световым микроскопом. Наиболее часто в морфологиче­ских исследованиях используются просвечивающие электронные мик­роскопы, позволяющие получить плоскостное изображение изучаемого объекта. В последние годы активно применяются растровые (сканирую­щие) электронные микроскопы, способные создавать трехмерные изоб­ражение, т. е. получать пространственное изображение структур.

Методы количественного исследования микроструктур в гистологиче­ских и цитологических препаратах. Количественная оценка микрострук­тур является необходимым условием получения объективных данных об их состоянии в норме, при экспериментальных воздействиях и в па­тологии. Основными количественными показателями микроструктур являются морфометрические (число структур и их геометрические пара­метры) и денситометрические, отражающие концентрацию (оптическую плотность) химических веществ в микроструктурах. Для выявления этих параметров применяют морфометрические и спектрофотометрические методы, а также автоматизированные системы обработки изображений.

Изучение организма на тканевом и клеточном уровнях требует при­готовления гистологических препаратов и их рассмотрения под микро­скопом. Цель приготовления гистологического препарата заключается в том, чтобы путем обработки привести исследуемый материал в удобное для изучения под микроскопом состояние, сделать его прозрачным и контрастным.

Часто изучение материала в свежем виде является наиболее целе­сообразным (например, наблюдение за работой ресничек мерцательно­го эпителия). Для приготовления препарата берется чистое предметное стекло. На его середину помещается капля воды или физиологического раствора, в которую погружают кусочки ткани, подлежащей рассмотре­нию, и под контролем микроскопа расправляют их препаровальными иглами.

Чтобы сделать препарат контрастнее и получить возможность хоро­шо различать отдельные его детали, объект подвергают окрашиванию. При этом пользуются тем, что разные структуры тканей и клеток по-раз­ному реагируют на тот или иной краситель.

Изготовление постоянных препаратов требует довольно большой затраты труден времени, такие препараты можно использовать в течение многих лет. Препараты готовят из небольших целых объектов (тоталь­ные препараты) или срезов; При всех условиях объект или срез должен быть тонким и прозрачным, иначе невозможно его изучение под микро­скопом.

Изготовление препарата состоит из нескольких этапов.