Бесплатный фрагмент - Теория и практика лабораторных гистологических исследований

Введение

Задачи, которые выполняет в настоящее время патологическая анатомия, ставят ее среди медицинских дисциплин в особое положение: с одной стороны — это теория медицины, которая, раскрывая материальный субстрат болезни, служит клинической практике, с другой стороны — это клиническая морфология для установления диагноза, служащая теории медицины.

Изучение структурных основ болезни происходит на разных уровнях: организменном, системном, органном, тканевом, клеточном, субклеточном и молекулярном. Изучение на тканевом и клеточном уровне осуществляется с помощью микроскопических методов исследования.

В патологоанатомических отделениях клинической морфологией занимаются врачи-патологоанатомы, качество работы которых напрямую зависит от умения среднего звена отделения — медицинских лабораторных техников-гистологов.

Теоретическое занятие 1. Задачи, структура гистологической лаборатории

1. Задачи гистологии

Гистология — это наука о строение, развитии и жизнедеятельности ткани многоклеточного организма животного происхождения.

Не вооруженному глазу недоступны объекты, являющиеся предметом изучения науки гистологии. Поэтому история развития науки связана с изобретением оптических приборов. Микроскоп представляет собой систему особым образом шлифованных стекол.

Также развитие науки гистологии связано с развитием гистологической техники, оптики и методов микроскопирования.

Успехи в микроскопических исследованиях давали возможность накопить новые факты и сделать теоретические обобщения. В связи с этим можно различать 3-и этапа развития науки гистологии:

1. Домикроскопический продолжительность его была около 2000 тысяч лет.

2. Микроскопический его продолжительность около 300 лет.

3. Современный связан с развитием электронного микроскопа.

Домикроскопический период.

Гистология как наука о тканях зародилась задолго до создания микроскопа. Впервые попытка анатомического расчленения организма на отдельные части (ткани) была предпринята в трудах Аристотеля (IV век до н. э.), Галена (III век до н. э.), Авиценны (Х век н. э.), Фаллопия (ХVI век н. э.) и др. Этот период продолжался до конца ХVI века, когда французским анатомом М. Ф. Биша были описаны свойства тканей и дана их подробная классификация (21 вид). В этот период создавались общие представления о тканях, как об однородной части организма. Создавались первые классификации тканей. Они проводились на основании физических свойств: тонущие, не тонущие; твердые, мягкие. На основании физических свойств давались не верные классификации, так как в одну группу попадали ткани с разными свойствами. Пример: соединительная вместе с нервной, кровь и лимфа с мышечной.

В 1665 году Робертом Гуком был усовершенствован микроскоп и с помощью микроскопа стало возможным изучать ткани более детально. С этого момента начинается второй период развития науки гистологии.

Микроскопический период.

Основан на разработке методов микроскопирования, гистологических методов и накопления фактического материала.

Первыми микроскопистами были ботаник Грю, анатом Мальпиги, оптик любитель Левенгук, физик Гук, чешский ученый Ян Пуркинье и другие.

Вторая половина XVII века. В этот период с помощью микроскопа описали строение кожи, мышечной ткани, селезенки, описали кровь и так далее. Каждое описание являлось открытием, но не имела системного подхода. Поэтому описания были как отдельно взятые. Не были сделаны существенные выводы в познании закономерностей строения человека, животных и растений.

Серединой XIX века были отмечены изобретения ахроматического микроскопа. Создателями ахроматических микроскопов в России были наши соотечественники Кулибин и Беляев. Были описаны ядра растительных и животных клеток, Различные ткани. Завершением периода были работы Шванна и Шлейдена «Клеточная теория». Все последующие открытия были сделаны на основании клеточной теории. Клеточная теория легла в основу изучения не только нормального строения тканей (эпителиальной, соединительной с кровью, мышечной и нервной), но и патологических изменений тканей и органов («клеточная патология» Р. Вирхова, 1856). Этот период можно разделить на 3-и основных направления гистологии:

1. Цитология — учение о клетках.

2. Общая гистология — учение о тканях, образованных клетками и не клеточными структурами.

3. Микроскопическая анатомия — это наука о тончайшем строении органов.

В начале XIX века особенно бурно развивается гистологическая техника. С древних времен было известно, что применение некоторых жидкостей (спирт, мышьяк, формалин и т.д.), различные масла дают возможность надолго сохранять орган или целый организм. На этом методе было основано бальзамирование известное у древних египтян. Жидкости, применяемые для бальзамирования, стали называться фиксирующими. Позднее в гистологическую технику были введены красители. С помощью красителей стало возможным изучать строение клеток более детально, т.к. клетки и их органеллы по-разному воспринимают красители.

Основным достижением в разработке гистологической техники явилось изобретение микротома. Его изобрел чешский ученый Ян Пуркинье. С помощью микротома можно получить тончайшие пластинки, которые называются срезы. Толщина срезов 1—2 мм.

Современный период

Для современной гистологии характерен функциональный подход к изучаемым структурам, т.е. установление взаимосвязи между строением клеток, тканей, органов и их функциями. Гистология тесно связана с другими науками, прежде всего с медицинскими и биологическими: анатомией, физиологией, биохимией, биофизикой, генетикой и др. Знание нормального строение и функции всех частей тела человека на органном, тканевом, клеточном и субклеточном уровнях необходимы для глубокого понимания изменений, происходящих в организме больного человека. Современный этап характеризуется развитием гистологии в тесной связи с развитием новейших методов исследования: гистохимии, электронной микроскопии и др. Все это позволило дойти до макромолекулярного уровня организации клетки и клеточных структур, уточнить представления о процессах дифференцировки, регенерации, создать основу ультрамикроскопической гистологии и разработать основы молекулярной биологии.

2. Значение гистологии для подготовки медицинских лабораторных техников

Практические занятия по гистологии состоят из двух частей — теоретической и практической. Теоретическая часть позволяет студентам узнать особенности развития, строения и функции клеток, тканей, органов, а также их взаимодействие с другими органами в норме. Практическая часть позволяет освоить строение макроскопических и микроскопических структур, чтобы опознавать их внешний вид при различных окрасках, при сравнении одноименных органов человека и лабораторных животных. Кроме того, студенты получают возможность ознакомиться с микроскопической техникой, освоить правила пользования микроскопом МИКмед-5 в проходящем свете при увеличении х 100 и х 400, и санным микротомом, научиться технике приготовления гистологических препаратов.

3. Методы исследования в гистологии, их значение для медицинской практики

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.

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.

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.

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.

4. Задачи, структура гистологической лаборатории

Гистологическая (патоморфологическая) лаборатория размещается в типовом или специально приспособленном помещении. Она должна быть оснащена необходимыми оборудованием, инструментами, лабораторной посудой и химическими реактивами. Рабочие помещения лаборатории — комната, в которой производят вырезку секционного, биопсийного или экспериментального материала; рабочая комната лаборантов; комната для размещения аппаратуры и моечная. Рабочие помещения должны быть оснащены приточно-вытяжной вентиляцией. В лаборатории необходимо строго соблюдать правила противопожарной безопасности и работы с летучими и токсичными веществами. В рабочей комнате лаборанта должны быть вытяжной шкаф, химический и физический столы, шкаф и сейф для хранения химических реактивов. Лабораторная мебель, выполненная из древесины, малопригодна для работы со многими токсичными веществами, используемыми в патоморфологии, поскольку затруднена ее последующая санитарная обработка, поэтому предпочтение следует отдавать специальной лабораторной мебели из металла и пластика, которая снабжена выдвижными частями, подводкой воды, вакуума, воздуха и газа. Рабочий стул должен иметь регулируемую высоту сиденья и спинки и легко перемещаться по полу.

Перечень необходимого оборудования лаборатории включает технические и аналитические весы, рН-метр, микротомы (санные, ротационные, замораживающие), криостат или криокит, водяную баню, столик для расплавления парафиновых срезов, комплекты автоматических пипеток, термостаты, холодильники, микроскопы, автоматы для проводки материала.

Теоретическое занятие 2. Оборудование гистологической лаборатории

1. Организация рабочего пространства гистологов

Организация рабочего места во многом определяет эффективность и качество работы лаборанта. Рациональная расстановка и размещение лабораторной посуды, инструментария, необходимых растворов и реактивов позволяют без суеты, с наименьшей затратой усилий выполнить за одно и то же время больший объем работы.

У лаборанта должно быть свое рабочее место, с площадью рабочей поверхности не менее 60 х 120 см. Участок стола, предназначенный для непосредственной работы, следует сделать из влагоустойчивого материала, накрыть стеклом и расположить под ним небольшие листы белой и черной бумаги. Это создает соответствующий фон, который облегчает работу с окрашенными (белый лист) и неокрашенными (черный лист) препаратами.

Достаточная освещенность рабочего места является одним из важнейших условий, так как изготовление гистологических препаратов требует значительного напряжения зрения. Необходимо максимально использовать дневной свет. Лучше ставить стол около окна. Однако даже при достаточном свете рабочее место должно быть оснащено специальным осветителем к микроскопу или настольной лампой (с наклоняющейся верхней частью) для обеспечения освещенности. Недостаток света неблагоприятно сказывается на восприятии цвета препарата и затрудняет оценку качества его окраски.

Лаборант должен содержать, свой стол в надлежащем порядке: не загромождать рабочую поверхность лишней посудой и предметами, не применяемыми в данный момент в работе. В любой гистологической лаборатории применяют большой набор разнообразной лабораторной посуды. Следует принять за правило не оставлять использованную посуду длительное время без промывания. Если нет возможности ее тут же окончательно вымыть, то необходимо ополоснуть и залить водой. Для удаления засохших реактивов требуется значительно больше усилий, а иногда их вовсе невозможно отмыть.

В повседневной работе лаборанту необходимо иметь набор инструментов, за которым необходим тщательный уход. После применения его следует сразу же мыть (если нужно, очищать) и насухо вытирать (или высушивать в сушильном шкафу).

Хранить инструменты следует в определенном месте. Это облегчает их нахождение и экономит рабочее время.

По окончании рабочего дня лаборант обязан проверить, выключены ли электроприборы, с которыми он работал.

2. Виды лабораторной посуды и инструментов

Лабораторная посуда:

1. Банка на штативе с отводной трубкой для дистиллированной воды.

2. Широкогорлые банки с притертыми пробками для составления батарей для проводки материала, для хранения кусочков тканей в фиксирующих жидкостях и т. д.

3. Бюксы — круглые стеклянные стаканчики с притертыми крышками. Применяются для обработки гистологических срезов и маленьких кусочков тканей.

4. Биологические стаканчики — круглые, овальные или четырехугольные, снабжены крышечками. Наборы таких стаканчиков вставляются в специальные штативы и используются в качестве батарей для проводки гистологических срезов, монтированных на предметных стеклах.

5. Колбы (плоскодонные) — в зависимости от емкости используются для приготовления и хранения различных красителей, под дистиллированную воду и др.

6. Чашки Петри — широкие плоские стеклянные чашки с крышками, используются для окраски свободно плавающих срезов.

7. Кюветы — применяют для одновременной окраски нескольких срезов.

8. Кристаллизаторы — для мытья посуды.

9. Часовые стекла — для окрашивания свободно плавающих срезов, нуждающихся в контроле под микроскопом (серебрение нервной ткани).

10. Пипетки — используют для накапывания красителей на срезы.

11. Для хранения канадского бальзама может быть приспособлена любая баночка, в пробку которой воткнута стеклянная палочка.

12. Предметные стекла — прямоугольные стеклянные пластины размером 76 х 26 мм и толщиной 1 мм, предназначенные для размещения гистологических срезов.

13. Покровные стекла — тонкие (0,15 — 0,2 мм) пластинки для покрытия обработанных срезов, расположенных на предметном стекле.

14. Вся используемая лабораторная посуда должна быть снабжена этикетками и рационально размещена, что позволяет избежать ошибок при ее применении.

3. Виды гистологического оборудования (микротомы, гистологический автомат, прибор для окраски препаратов, станция для заливки в парафин, криостат, дополнительное оборудование)

В набор используемых в гистологической лаборатории инструментов входят пинцеты (хирургические, анатомические и глазные), ножницы (анатомические, хирургические и глазные), скальпели, препаровальные иглы, шпатели — прямые и изогнутые металлические лопатки (чаще применяют при приготовлении срезов на замораживающем микротоме и целлоидиновых срезов), хирургические ножи для вырезки материала и ножи с двойным лезвием для получения тонких срезов ткани мозга.

Теоретическое занятие 3. Строение клетки

1. Учение о клетке

Клетки — это функциональные и структурные единицы живых организмов.

Организм человека насчитывает приблизительно 1014 клеток. К клеткам живых организмов предъявляется много требований. Пример: клетки должны быть маленькими по размеру (от 6 до 100 мкм). Для того чтобы скорость проходящих импульсов не имитировалась скоростью диффузий реагирующих веществ. Для клеток ткани характерен единый: обмен веществ; особенность строения; определенные функции.

Каждая клетка многоклеточного организма связана с другими клетками. Клетка способна поглощать энергию, осуществлять синтез, воспроизводиться, сокращаться, раздражаться и т. д. Между клеткой и окружающей ее средой происходит постоянный обмен веществ.

Оболочка клетки имеет 2 слоя:

1. Внешний слой, состоящий из полисахаридов, у растений он толстый и называется клеточная стенка; у животных это слой тонкий и называется гликокаликс.

2. Это плазматическая мембрана. Имеет мозаичное строение, состоит из двух слоев фосфолипидов, между которыми, мозаично располагаются белки. Белки часто подвижны, а фосфолипиды имеют 2 части: внешняя часть — гидрофобная, а внутренняя — гидрофильная.

Специальные органеллы.

Обеспечивают специфичность функций клетки. В мышечных клетках это миофибриллы (от лат. mio — мышца, fibrila — спец. органелла), за счет которой мышечная клетка сокращается. В нервных клетках нейрофибрилла, которая обеспечивает чувствительность цитоплазмы. В эпителиальных клетках — тонофибриллы, обеспечивает прочность клетки.

2. Клеточная теория

Ядро растительной клетки наблюдал также английский ботаник Роберт Броун (1773—1858) в 1831 г. Он же открыл «броуновское движение». Ядро –nucleus (лат.), karyon (греч. — ядро ореха). Эти работы послужили основой для создания клеточной теории. Ее сформулировали в 1838—1839 гг. немецкие ученые ботаник Матиас Шлейден (1804—1881) и физиолог, гистолог Теодор Шванн (1810—1882).

Основные положения ее:

1. Все организмы — и растительные, и животные — состоят из клеток; клетка — главная структурная единица живых организмов.

2. В основе роста живых организмов лежат размножение и рост клеток.

3. Шлейден и Шванн считали, что клетки возникают из первичного неструктурированного внеклеточного вещества. Это положение опроверг в 1859 г. немецкий врач Рудольф Вирхов (1821—1902). Он существенно дополнил клеточную теорию положением о том, что клетка происходит только из предсуществующей клетки путем деления («cellulaex cellula»). Клеточная теория обеспечила прорыв в познании структуры и функции живого. Основные ее положения сохраняют свое значение и сегодня.

Основные положения клеточной теории (в современной трактовке).

1. Клетка — элементарная живая система, единица строения, жизнедеятельности, размножения и развития. Вне клетки жизни нет.

2. Новые клетки возникают только путем деления ранее существовавших клеток.

3. Клетки всех организмов сходны по строению; в их состав входят мембраны, цитоплазма и ядро или нуклеоид.

4. Рост и развитие многоклеточного организма — следствие роста и размножения одной или нескольких исходных клеток.

5. Клеточное строение организмов — свидетельство того, что все живое имеет единое происхождение.

Теоретическое занятие 4. Морфофункциональная характеристика структурных компонентов клетки

1. Понятие, строение и функции плазмалеммы, цитоплазмы, ядра

Теоретическое занятие 5. Воспроизведение клеток

1. Клеточный цикл

Клеточный цикл — это период существования клетки от момента ее образования путем деления материнской клетки до собственного деления или гибели. В. Флеминг сформулировал представление о митозе как циклическом процессе, кульминационным моментом которого является расщепление каждой хромосомы на две дочерние хромосомы и их распределение по двум вновь образующимся клеткам. У одноклеточных организмов продолжительность существования клетки совпадает с продолжительностью жизни организма. В организме многоклеточных животных и растений различаются две группы клеток: постоянно делящиеся (пролиферирующие) и покоящиеся (статичные). В группах пролиферирующих клеток интервал между завершением митоза в исходной клетке и завершением митоза в ее дочерней клетке называется клеточный цикл. Клеточный цикл контролируется определенными генами. Полный клеточный цикл включает интерфазу и собственно митоз. В свою очередь, собственно митоз включает кариокинез (деление ядра) и цитокинез (деление цитоплазмы).

Длительность клеточного цикла

Длительность клеточного цикла у разных клеток варьируется. Быстро размножающиеся клетки взрослых организмов, такие как кроветворные или базальные клетки эпидермиса и тонкой кишки, могут входить в клеточный цикл каждые 12—36 ч. Короткие клеточные циклы (около 30 мин) наблюдаются при быстром дроблении яиц иглокожих, земноводных и других животных. В экспериментальных условиях короткий клеточный цикл (около 20 ч.) имеют многие линии клеточных культур. У большинства активно делящихся клеток длительность периода между митозами составляет примерно 10—24 ч.

2. Определение, фазы митоза

Мито́з (др.-греч. μίτος — нить) — непрямое деление клетки, наиболее распространенный способ репродукции эукариотических клеток. Биологическое значение митоза состоит в строго одинаковом распределении хромосом между дочерними ядрами, что обеспечивает образование генетически идентичных дочерних клеток и сохраняет преемственность в ряду клеточных поколений. Митоз — один из фундаментальных процессов онтогенеза (жизни индивидуального организма).

Амитоз — относительно редкий и малоизученный способ деления клетки. Описан он для стареющих и патологически измененных клеток. При амитозе интерфазное ядро делится путем перетяжки, равномерное распределение наследственного материала не обеспечивается. Нередко ядро делится без последующего разделения цитоплазмы и образуются двухъядерные клетки. Клетка, претерпевшая амитоз, в дальнейшем не способна вступать в нормальный митотический цикл. Поэтому амитоз встречается, как правило, в клетках и тканях, обреченных на гибель, например, в клетках зародышевых оболочек млекопитающих, в клетках опухолей.

Теоретическое занятие 6. Реакция клеток на внешнее воздействие

1. Факторы, воздействующие на клетку

Повреждения клеток.

Клетка является структурно-функциональной единицей тканей и органов. В ней протекают процессы, лежащие в основе энергетического и пластического обеспечения структур и функций тканей.

Различные патогенные факторы, действующие на клетку, могут обусловить повреждение. Под повреждением клетки понимают такие изменения ее структуры, обмена веществ, физико-химических свойств и функций, которые ведут к нарушению жизнедеятельности.

Жизнь клеток протекает в определенных условиях. Условия складываются из различных факторов (осмотическое давление, ph среды, газовый состав и т.д.). При изменении условий клетки, они могут повреждаться. Повреждения могут быть обратимые и необратимые.

Необратимые повреждения вызывают гибель клетки, обратимые — вызывают нарушение одного из видов обмена. Такие нарушения получили название дистрофия.

При белковой дистрофии происходит набухание клеток, цитоплазма становится мутной.

При жировой дистрофии — накапливается большое количество липидов. Изменения в клетках и их гибель происходит не только из-за воздействия внешних факторов, но и в здоровом организме.

Большое количество клеток погибает, так как имеет не большой срок жизни. Пример: лейкоциты живут несколько дней, эритроциты — несколько месяцев. Взамен погибших клеток возникают молодые клетки, путем прямого и не прямого деления.

Процесс восстановления клеток называется регенерацией.

Причины повреждения клеток.

Повреждение клетки может быть результатом действия на нее множества патогенных факторов. Их условно подразделяют на три основные группы: физического, химического и биологического характера.

Среди факторов физического характера причинами повреждения клеток наиболее часто являются следующие:

— механические воздействия. Они обуславливают нарушение структуры плазмолеммы и мембран субклеточных образований;

— колебания температуры. Повышенная температура среды, в которой находится клетка, до 45—50°С и более, может привести к денатурации белка, нуклеиновых кислот, декомпозиции липопротеидных комплексов, повышению проницаемости клеточных мембран и другим изменениям. Значительное снижение температуры может обусловить существенное замедление или необратимое прекращение метаболических процессов в клетке, кристаллизацию внутриклеточной жидкости и разрыв мембран;

— изменения осмотического давления в клетке, в частности, вследствие накопления в ней продуктов неполного окисления органических субстратов, а также избытка ионов. Последнее, как правило, сопровождается током жидкости в клетку по градиенту осмотического давления, набуханием ее и растяжением (вплоть до разрыва) ее плазмолеммы и мембран органелл. Снижение внутриклеточного осмотического давления или повышение его во внеклеточной среде ведет к потере клеткой жидкости, ее сморщиванию (пикнозу) и нередко к гибели;

— воздействие ионизирующей радиации, обусловливающей образование свободных радикалов и активацию перекисных свободно-радикальных процессов, продукты которых повреждают мембраны и денатурируют ферменты клеток. Патогенное действие на клетку могут также оказывать гравитационные, электромагнитные и другие факторы физического характера.

Повреждение клеток нередко вызывают воздействия факторов химической природы. К их числу относятся разнообразные вещества экзогенного и эндогенного происхождения: органические кислоты, щелочи, соли тяжелых металлов, продукты нарушенного метаболизма. Так, цианиды подавляют активность цитохромоксидазы. Этанол и его метаболиты ингибируют многие ферменты клетки. Вещества, содержащие соли мышьяка, угнетают пируватоксидазу. Неправильное применение лекарственных средств также может привести к повреждению клеток. Например, передозировка строфантина обусловливает значительное подавление активности К+ — Na+ — АТФазы сарколеммы клеток миокарда, что ведет к дисбалансу интрацеллюлярного содержания ионов и жидкости.

Важно, что повреждение клетки может быть обусловлено как избытком, так и дефицитом одного и того же фактора. Например, избыточное содержание кислорода в тканях активирует процесс перекисного свободно радикального окисления липидов (ПСОЛ), продукты которого повреждают ферменты и мембраны клеток. С другой стороны, снижение содержания кислорода обусловливает нарушение окислительных процессов, понижение образования АТФ и, как следствие, расстройство функций клетки.

Частыми причинами повреждения клеток являются факторы биологического происхождения: вирусы, риккетсии, микробы, паразиты, грибки. Продукты их жизнедеятельности вызывают расстройство функций клеток, нарушают течение в них метаболических реакций, проникаемость или даже целостность мембран, подавляют активность клеточных ферментов.

Повреждение клеток нередко обусловливается факторами иммунных и аллергических процессов. Они могут быть вызваны, в частности, сходством антигенов, например, микробов и клеток организма.

Повреждение может быть также результатом образования антител или Т-лимфоцитов, действующих против неизменных клеток организма вследствие мутаций в геноме В- или Т-лимфоцитов иммунной системы.

Важную роль в поддержании метаболических процессов в клетке играют вещества, поступающие в нее из окончаний нейронов, в частности нейромедиаторы, трофогены, нейропептиды. Уменьшение или прекращение их транспорта является причиной расстройства обмена веществ в клетках, нарушения их жизнедеятельности и развития патологических состояний, получивших название нейродистрофий.

Кроме указанных факторов, повреждение клеток нередко бывает обусловлено значительно повышенной функцией органов и тканей. Например, при длительной чрезмерной физической нагрузке возможно развитие сердечной недостаточности в результате нарушения жизнедеятельности кардиомиоцитов.

Повреждение клетки может быть результатом действия не только патогенных факторов, но и следствием генетически запрограммированных процессов. Примером может служить гибель эпидермиса, эпителия кишечника, эритроцитов и других клеток в результате процесса их старения. К механизмам старения и смерти клетки относят постепенное необратимое изменение структуры мембран, ферментов, нуклеиновых кислот, истощение субстратов метаболических реакций, снижение устойчивости клеток к патогенным воздействиям.

По происхождению все причинные факторы повреждения клетки делят на: 1) экзогенные и эндогенные; 2) инфекционного и неинфекционного генеза.

Действие повреждающих факторов на клетку осуществляется прямо или опосредовано. В последнем случае речь идет о формировании цепи вторичных реакций, образовании веществ — посредников, реализующих повреждающее действие. Действие повреждающего агента может опосредоваться через: — изменения нервных или эндокринных воздействий на клетки (например, при стрессе, шоке); — расстройство системного кровообращения (при сердечной недостаточности); — отклонение физико-химических параметров (при состояниях, сопровождающихся ацидозом, алкалозом, образованием свободных радикалов, продуктов ПСОЛ, дисбалансом ионов и жидкости); — иммуноаллергические реакции при аутоаллергических заболеваниях; — образование избытка или недостатка биологически активных веществ (гистамина, кининов, простагландинов). Многие из этих и других соединений, участвующих в развитии патологических процессов, получили название посредников — медиаторов (например, медиаторы воспаления, аллергии и др.).

2. Приспособления и реакции клеток: эндоцитоз, пиноцитоз, фагоцитоз

Эндоцитоз и экзоцитоз — это два активных процесса, посредством которых различные материалы транспортируются через мембрану либо в клетки (эндоцитоз), либо из клеток (экзоцитоз). При эндоцитозе плазматическая мембрана образует впячивания или выросты, которые затем, отшнуровываясь, превращаются в пузырьки или вакуоли.

Различают два типа эндоцитоза:

Фагоцитоз (поедание клеткой) — процесс поглощения клеткой твердых объектов, таких как клетки эукариот, бактерии, вирусы, остатки мертвых клеток и т. п. Вокруг поглощаемого объекта образуется большая внутриклеточная вакуоль (фагосома). Размер фагосом — от 250 нм и больше. Путем слияния фагосомы с первичной лизосомой образуется вторичная лизосома. В кислой среде гидролитические ферменты расщепляют макромолекулы, оказавшиеся во вторичной лизосоме. Продукты расщепления (аминокислоты, моносахариды и прочие полезные вещества) транспортируются затем через лизосомную мембрану в цитоплазму клетки. Фагоцитоз распространен очень широко. У высокоорганизованных животных и человека процесс фагоцитоза играет защитную роль. Фагоцитарная деятельность лейкоцитов и макрофагов имеет огромное значение в защите организма от попадающих в него патогенных микробов и других нежелательных частиц. Фагоцитоз впервые описал русский ученый И. И. Мечников.

Пиноцитоз («питье» клеткой) — процесс поглощения клеткой жидкой фазы из окружающей среды, содержащей растворимые вещества, включая крупные молекулы (белки, полисахариды и др.). При пиноцитозе от мембраны отшнуровываются внутрь клетки небольшие пузырьки — эндосомы. Они меньше фагосом (их размер до 150 нм) и обычно не содержат крупных частиц. После образования эндосомы к ней подходит первичная лизосома, и эти два мембранных пузырька сливаются. Образовавшаяся органелла носит название вторичной лизосомы. Процесс пиноцитоза постоянно осуществляют все эукариотические клетки.

Рецептор-опосредованный эндоцитоз — активный специфический процесс, при котором клеточная мембрана выпучивается внутрь клетки, формируя окаймленные ямки. Внутриклеточная сторона окаймленной ямки содержит набор адаптивных белков. Макромолекулы, связывающиеся со специфическими рецепторами на поверхности клетки, проходят внутрь со значительно большей скоростью, чем вещества, поступающие в клетки за счет пиноцитоза.

Теоретическое занятие 7. Морфофункциональная характеристика тканей

1. Учение о тканях: определение понятия «ткань», классификация и особенности развития тканей

Ткань — это возникшая в развитии система клеток и их производных, характеризующихся общими морфофизиологическими свойствами. Ткань состоит из клеток и межклеточного вещества.

С позиции филогенеза предполагается, что в процессе эволюции организмов образуются 4 тканевых системы, обеспечивающие основные функции организма:

1. Эпителии (покровные, отграничивающие от внешней среды).

2. Соединительные (опорно-трофические).

3. Мышечные (отвечающие за движение).

4. Нервные.

Эту классификацию 1857 г. Лейдига, подтвердили исследования Мечникова И. И. и позднейших авторов. А. А. Заварзин и Н. Г. Хлопин, которые заложили основы учения об эволюционной и онтогенетической детерминации тканей, также выдвигали положение о том, что ткани образуются в связи с основными функциями, обеспечивающими существование организма во внешней среде. Поэтому изменения тканей в эволюции идут параллельными путями (теория параллелизмов А. А. Заварзина). Однако дивергентный путь эволюции организмов (в каждой из четырех тканевых систем в конечном итоге привела к большому разнообразию видов тканей, которые гистологи в последующем стали объединять в системы или группы тканей) ведет к возникновению все большего разнообразия тканей (теория дивергентной эволюции тканей Н. Г. Хлопина). Из этого следует, что ткани в филогенезе развиваются и параллельными рядами, и дивергентно.

Развитие тканей в эмбриогенезе происходит в результате дифференцировки клеток. Под дифференцировкой понимают изменения в структуре клеток в результате их функциональной специализации, обусловленные активностью их генетического аппарата. Различают четыре основных периода дифференцировки клеток зародыша — оотипическую, бластомерную, зачатковую и тканевую дифференцировку. Проходя через эти периоды клетки зародыша образуют ткани (гистогенез).

В результате эмбрионального развития возникает зародыш, в котором различают несколько зародышевых листков.

Поверхностный наружный листок называется — эктодерма, внутренний — эндодерма, образует кишечную трубку зародыша. На спинной стороне зародыша располагается нервная трубка, а под ней плотный тяж называемый хорда. По сторонам располагается средний зародышевый листок — мезодерма. Все пространство между листками заполнено отросчатыми клетками, которые в результате развития, образуются из мезодермы и получили название мезенхима. В процессе развития зародышевых листков образуются различные ткани, из которых построены органы человека и животного.

Каждая ткань образуется из определенного зародышевого листка. При изменении условий существования организма меняется функция и строение ткани. При заболеваниях происходят различные изменения в тканях. Все ткани организма классифицируются в 4 группы:

1. Эпителиальная.

2. Соединительная.

3. Мышечная.

4. Нервная.

К тканям внутренней среды относятся соединительные ткани, кровь и лимфа.

При повреждении ткани они могут восстанавливаться. Процесс восстановления ткани называется репаративная регенерация. Хорошо регенерируется эпителиальная ткань, кровь и лимфа, соединительная ткань. В мышечной, нервной тканях процесс регенерации идет медленно и не полностью.

Теоретическое занятие 8. Морфофункциональная характеристика эпителиальной ткани

1. Классификация эпителиальной ткани

Эпителии покрывают поверхность тела, серозные полости тела, внутреннюю и наружную поверхности многих внутренних органов, образуют секреторные отделы и выводные протоки экзокринных желез. Эпителий представляет собой пласт клеток, под которым есть базальная мембрана.

Эпителии подразделяются на покровные, которые выстилают тело и все полости, имеющиеся в организме, и железистые, которые вырабатывают и выделяют секрет.

Развитие: из всех 3-х зародышевых листков:

1. Кожная эктодерма;

2. Кишечная энтодерма: — прехордальная пластинка;

3. Мезодерма: — нервная пластинка.

Общие признаки строения эпителия:

1. Клетки лежат плотно друг к другу, образуя сплошной пласт.

2. Гетерополярность — апикальные (верхушка) и базальные части клеток отличаются по строению и по функции; а в многослойном эпителии — отличие в строении и функции слоев.

3. Состоит только из клеток, межклеточное вещество практически отсутствует (десмосомы).

4. Эпителий всегда располагается на базальной мембране (углеводно-белково-липидный комплекс с тончайшими фибриллами) и им отграничивается от подлежащей рыхлой соединительной ткани.

5. Эпителий участвует в выделении секрета.

6. Характерна повышенная регенераторная способность, обусловленная пограничностью.

7. Не имеет собственных кровеносных сосудов, питается диффузно через базальную мембрану, за счет сосудов подлежащей рыхлой соединительной ткани.

8. Хорошо иннервирован (много нервных окончаний).

2. Строение и функции эпителиальной ткани

Эпителиальные ткани имеют различную форму и, как правило, образуют пласты, которые защищают ткани, лежащие под ними. Через этот пласт происходит обмен веществ между внешней и внутренней средой. От подлежащих тканей эпителий отделен тончайшей пластинкой, носящей название базальной мембраны. Эпителиальная ткань не имеет кровеносных сосудов. А питание ее осуществляется путем диффузии веществ из сосудов, расположенный в подлежащей соединительной ткани. Эпителий является пограничной тканью, так как располагается на границе внутренней и внешней среды организма. Клетки эпителиальной ткани плотно прилегают друг к другу. Поэтому эпителиальная ткань прочная. Клетки могут быть различной формы, соответственно ядро принимает форму клетки. Часть клетки, которая лежит ближе к соединительной ткани называется базальная, так как разделяет две эти ткани базальной мембраной. А противоположная часть называется апикальной. В базальной части клетки расположено ядро, а в апикальной органеллы и включения.

У эпителиальных клеток могут быть специальные структуры, так как они выполняют разные функции.

1. Микроворсинки — это специальные выросты цитоплазмы на свободной поверхности клетки. На одной клетке их может быть до 3000 тысяч. За счет микроворсинок увеличивается работа поверхности клетки. Клетки с микроворсинками расположены в кишечнике, канальцах почек, т.е. там, где происходят процессы всасывания.

2. Жгутики — аппарат, приближающий мужских половых клеток по строению, напоминающих реснички.

3. Реснички — это тонкие подвижные выросты на свободной поверхности клеток мерцательного эпителия и эпителия половых путей. Реснички быстро сокращаются, благодаря чему создается ток в жидкости, с которым передаются клетки в половых путях. Частички пыли в воздухоносных путях.

Тонофибриллы — это тонкие ниточки, располагающиеся в цитоплазме. Тонофибриллы построены из белка и обуславливают прочность клеток. Функции:

1. Разграничительная (барьерная) (контакт с внешней средой);

2. Защитная (внутренней среды организма от повреждающего действия механических, физических, химических факторов среды; выработка слизи, обладающей антимикробным действием);

3. Обмен веществ между организмом и окружающей средой;

4. Секреторная;

5. Экскреторная;

6. Развитие половых клеток и др.;

7. Рецепторная (сенсорная).

Однослойный однорядный плоский эпителий (мезотелий).

Выстилает серозные оболочки внутренних полостей тела, таки как: брюшину, плевру, перикард. Покрывая листки серозной оболочки, мезотелий предотвращает образование спаек между ними. Клетки мезотелия лежат на базальной мембране в один ряд, могут иметь от 1 до 3 ядер.

Однослойный однорядный кубический эпителий.

Встречается в канальцах почек, желчных протоках, в выводных протоках желез, клетки одинаковой формы с округлым ядром в центре. В зависимости от расположения выполняет следующие функции:

а) всасывательная;

б) секреторная (низкий призматический);

в) разграничительная.

Однослойный однорядный призматический или цилиндрический эпителий. Клетки цилиндрической формы с овальным ядром, расположены на одном уровне в базальной части клетки. Встречаются в тонком кишечнике, в желчном пузыре, в выводных протоках печени и поджелудочной железе.

Многорядный эпителий.

Клетки разной формы и разной высоты, располагаются в несколько рядов, ядра на разном уровне. На свободной поверхности клеток могут располагаться реснички или микроворсинки. Располагается многорядный эпителий в воздухоносных путях, половых путях. Клетки у многорядного эпителия трех типов:

1. Мерцательные, располагаются на базальной мембране узким концом. Свободная поверхность широкая, на которой располагаются реснички или микроворсинки.

2. Бокаловидные, образуют слизь, которая поступает на поверхность эпителия.

3. Вставочные, бывают короткие и длинные, широким концом лежат на базальной мембране и до поверхности не доходят.

Функции:

1. Разграничительная;

2. Защитная.

Многослойный эпителий.

Переходный эпителий, выстилает почечные лоханки, мочеточники, мочевой пузырь. Этот вид эпителия меняет форму в зависимости от физиологического состояния органов. В растянутом состоянии эпителий двухслойный, в базальной части клетки кубической формы, покрывающий слой состоит из плоских, крупных клеток, которые имеют по 2 ядра, апикальная часть клетки снабжена каемкой. В спавшемся состоянии эпителий становится толще, хотя и сохраняет прежнее количество слоев, при этом меняется форма клеток. В базальном слое клетки приобретают грушевидную форму, покровный слой клеток укорачивается. Клетки теряют строгий порядок и наползают друг на друга.

Ороговевающий и неороговевающий эпителий, клетки округлые или плоской формы. Самый глубокий слой представлен клетками цилиндрической формы, он называется ростковым, т.е. за счет него происходит восстановление вышележащих слоев. Затем идут клетки округлой формы. У ороговевающего эпителия верхний слой в виде чешуек, которые постепенно отпадают.

Многослойный плоский неороговевающий эпителий. Он развивается из эктодермы, выстилает роговицу, передний отдел пищеварительного канала и участок анального отдела пищеварительного канала, влагалище. Клетки располагаются в несколько слоев. На базальной мембране лежит слой базальных или цилиндрических клеток. Часть из них — стволовые клетки. Они пролиферируют, отделяются от базальной мембраны, превращаются в клетки полигональной формы с выростами, шипами и совокупность этих клеток формирует слой шиповатых клеток, располагающихся в несколько этажей. Они постепенно уплощаются и образуют поверхностный слой плоских, которые с поверхности отторгаются во внешнюю среду.

Многослойный плоский ороговевающий эпителий — эпидермис, он выстилает кожные покровы. В толстой коже (ладонные поверхности), которая постоянно испытывает нагрузку, эпидермис содержит 5 слоев:

1. Базальный слой — содержит стволовые клетки, дифференцированные цилиндрические и пигментные клетки (пигментоциты).

2. Шиповатый слой — клетки полигональной формы, в них содержатся тонофибриллы.

3. Зернистый слой — клетки приобретают ромбовидную форму, тонофибриллы распадаются и внутри этих клеток в виде зерен образуются белок кератогиалин, с этого начинается процесс ороговения.

4. Блестящий слой — узкий слой, в нем клетки становятся плоскими, они постепенно утрачивают внутриклеточную структуру, и кератогиалин превращается в элеидин.

5. Роговой слой — содержит роговые чешуйки, которые полностью утратили строение клеток, содержат белок кератин. При механической нагрузке и при ухудшении кровоснабжения процесс ороговения усиливается.

В тонкой коже, которая не испытывает нагрузки, отсутствует зернистый и блестящий слои.

Многослойный кубический и цилиндрический эпителии встречаются крайне редко — в области конъюнктивы глаза и области стыка прямой кишки между однослойным и многослойным эпителиями.

Переходный эпителий (уроэпителий) выстилает мочевыводящие пути и аллантоис. Содержит базальный слой клеток, часть клеток постепенно отделяется от базальной мембраны и образует промежуточный слой грушевидных клеток. На поверхности располагается слой покровных клеток — крупные клетки, иногда двухрядные, покрыты слизью. Толщина этого эпителия меняется в зависимости от степени растяжения стенки мочевыводящих органов. Эпителий способен выделять секрет, защищающий его клетки от воздействия мочи.

Железистый эпителий.

Железистый эпителий — разновидность эпителиальной ткани, которая состоит из эпителиальных железистых клеток, которые в процессе эволюции приобрели ведущее свойство вырабатывать и выделять секреты. Такие клетки называются секреторными (железистыми) — гландулоцитами. Они имеют точно такую же общую характеристику как покровный эпителий. Расположен в железах кожи, кишечнике, слюнных железах, железах внутренней секреции и др. Среди эпителиальных клеток находятся секреторные клетки, их 2 вида:

— экзокринные — выделяют свой секрет во внешнюю среду или просвет органа.

— эндокринные — выделяют свой секрет непосредственно в кровоток.

Клетки железистого эпителия обладают способностью образовывать и выделять особые вещества. Эта функция называется секреторная. Железистый эпителий составляет основную ткань спец. органов желез. Свойством выделять секреты обладают некоторые отдельные клетки, находящиеся в составе эпителиального пласта — это одноклеточные железы.

3. Типы секреции железистого эпителия: апокриновая, мерокриновая и голокриновая

Мерокриновый тип секреции — железистые клетки не разрушаются и после выделения секреторных гранул сохраняют свою структуру. К мерокриновым железам относится большинство эндокринных желез, пищеварительные железы, большинство потовых желез и другие.

Апокриновый тип секреции — отделяется апикальная часть клеток (макроапокриновая секреция) или апикальная часть микроворсинок (микроапокриновая секреция), и эта часть входит в состав секрета. По апокриновому типу секретирует молочная железа, потовые железы подмышечной области.

Голокриновый тип секреции — секреторные клетки разрушаются полностью и их компоненты входят в состав секрета. Восстановление клеток происходит за счет малодифференцированных клеток, которые постоянно размножаются, накапливают секрет и снова разрушаются. По голокриновому типу секретирует сальная железа кожи.

Теоретическое занятие 9. Морфофункциональная характеристика крови и лимфы как ткани

1. Строение и функции крови

Кровь — это ткань или одна из разновидностей соединительных тканей.

Система крови включает в себя следующие компоненты:

1. Кровь и лимфу.

2. Органы кроветворения и иммунопоэза.

3. Клетки крови, выселившиеся из крови в соединительную и эпителиальную ткани и способные вернуться (рециркулировать) снова в кровеносное русло (лимфоциты).

Кровь, лимфа и рыхлая неоформленная соединительная ткань составляют внутреннюю среду организма.

Функции крови:

1. Транспортная. Данная функция крови крайне разнообразна. Кровь осуществляет перенос газов (за счет способности гемоглобина связывать кислород и углекислый газ), различных питательных и биологически активных веществ.

2. Трофическая. Питательные вещества поступают в организм с пищей, затем расщепляются в желудочно-кишечном тракте до белков, жиров и углеводов, всасываются и переносятся кровью к различным органам и тканям.

3. Дыхательная. Осуществляется в виде транспорта кислорода и углекислого газа. Оксигенированный в легких гемоглобин (оксигемоглобин) доставляется кровью по артериям ко всем органам и тканям, где происходит газообмен (тканевое дыхание), кислород расходуется на аэробные процессы, а углекислота связывается гемоглобином крови (карбоксигемоглобинам) и по венозному кровотоку доставляется в легкие, где вновь происходит оксигенация.

4. Защитная. В крови имеются клетки и системы, обеспечивающие неспецифическую (система комплемента, фагоциты) и специфическую (т– и в-системы иммунитета) защиту.

5. Экскреторная. Кровь выводит продукты распада макромолекул (мочевина и креатинин выводятся почками с мочой).

В совокупности эти функции обеспечивают гомеостаз (постоянство внутренней среды организма).

Составные компоненты крови:

1. Клетки (форменные элементы).

2. Жидкое межклеточное вещество (плазма крови).

Соотношение частей крови: плазма — 55 — 60%, форменные элементы — 40 — 45%.

Плазма крови состоит из:

1. Воды (90 — 93%).

2. Содержащихся в ней веществ (7 — 10%).

2. Строение и функции лимфы как ткани

Лимфа состоит из лимфоплазмы и форменных элементов, в основном лимфоцитов (98%), а также моноцитов, нейтрофилов, иногда эритроцитов. Лимфоплазма образуется посредством проникновения тканевой жидкости в лимфатические капилляры, а затем отводится по лимфатическим сосудам различного калибра и вливается в венозную систему. По пути движения лимфа проходит через лимфатические узлы, в которых она очищается от экзогенных и эндогенных частиц, а также обогащается лимфоцитами.

Функции лимфатической системы:

1. Дренирование тканей.

2. Обогащение лимфоцитами.

3. Очищение лимфы от экзогенных и эндогенных веществ.

Теоретическое занятие 10. Морфофункциональная характеристика соединительной ткани