HISTOLOĢIJA: VĒSTURE, TĀS IZPĒTE UN STUDIJU METODES - BIOLOĢIJA - 2025

Histoloģija (no grieķu: histos = rāmis, lodžija = zinātne) ir filiāle anatomiju, kas apraksta un izskaidro mikroskopisko struktūru augu un dzīvnieku audos, no šūnas uz līmeņiem orgānu un orgānu sistēmu līmenī.

Anatomijas mērķis ir daudzšūnu organismu ārējās formas un iekšējās arhitektūras pamatā esošo principu sistemātiska izpratne. Bruto anatomija jeb bruto anatomija ņem vērā struktūras pazīmes, kuras var pārbaudīt ar neapbruņotu aci.

Avots: Lietotājs: Uwe Gille Savukārt histoloģijā vai mikroskopiskā anatomijā tiek apskatītas struktūras pazīmes, kuras var pārbaudīt tikai ar mikroskopa palīdzību, kas ir būtiska ierīce bruto anatomijas izpratnei. Tās integrācija ar šūnu un molekulāro bioloģiju ļauj izprast šūnu organizāciju un funkcijas.

Vēsture

Marčello Malpighi (1628–1694) bija histoloģijas priekštecis. Viņš mikroskopu izmantoja, lai pētītu augus un dzīvniekus.

Marie-François-Xavier Bichat (1771–1802), uzskatīta par mūsdienu histoloģijas tēvu, izgudroja terminu “audi”. Neskatoties uz to, ka neizmantoja mikroskopu, 1800. gadā, sadalot līķus un veicot ķīmiskos testus, viņš identificēja 21 cilvēka audu. 1819. gadā Karls Meijers (1787–1865) izgudroja terminu “histoloģija”.

1826. gadā Džozefs J. Listers (1786–1869) projektēja revolucionāru optisko mikroskopu, koriģējot hromatiskās un sfēriskās aberācijas. Pateicoties tam, pārējā gadsimta laikā varēja attīstīties mūsdienu histoloģija. 1827. gadā Tomass Hodžkins (1798–1866) un Listers pierādīja, ka sarkano asins šūnu trūkst kodola.

1847. gadā Rūdolfs Virhovs (1821–1902) postulēja, ka slimību izcelsme ir šūnu traucējumi. Par šo un citiem ieguldījumiem viņš tiek uzskatīts par histopatoloģijas pamatlicēju.

Līdz 20. gadsimta sākumam histoloģija bija nobriedusi. To ļāva arī:

- Ķīmisko līdzekļu, kas nostiprina audus, un mikrotomu, lai tos sadalītu, izstrāde visā 19. gadsimtā.

- Audu iestiprināšana un saglabāšana Kanādas balzama 1832. gadā un parafīna 1869. gadā blokos.

- Fotomikrogrāfija 1844. gadā.

Ko tu mācies?

Salīdzinošās histoloģijas attīstība ir iespējama, pateicoties aprakstošiem dzīvnieku un augu audu pētījumiem. Salīdzinošajā histoloģijā ietilpst histopatoloģija, citopatoloģija, histoķīmija, funkcionālā histoloģija un augu patoloģija. Tas attiecas arī uz dzīvo būtņu evolūcijas un sistemātikas izpēti, kā, piemēram, notiek paleohistoloģijā.

Histopatoloģiskie pētījumi un diagnozes cilvēku un dzīvnieku slimībām. Lai to izdarītu, tajā tiek izmantoti audu paraugi (biopsijas), ko fiksē, sadala un pārbauda profesionālis, kas pazīstams kā patologs.

Citopatoloģija arī pēta un diagnosticē cilvēku un dzīvnieku slimības. Atšķirība ir tāda, ka tas notiek brīvo audu un šūnu mikroskopisko fragmentu līmenī.

Histoķīmija apvieno bioķīmiskās un histoloģiskās metodes, lai analizētu audu ķīmiju. Tā pamatā ir hromogēno marķieru izmantošana, kas kalpo noteiktu vielu pozitīvo šūnu procesu atklāšanai.

Funkcionālā histoloģija pēta audu organizācijas dinamiskos aspektus. Viens no ievērojamākajiem tās veicinātājiem bija Santjago Ramons y Cajal (1852–1934), kura pētījumi par neironiem lika pamatus divdesmitā gadsimta neirozinātnei.

Fitopatoloģijā tiek pētītas augu slimības, ko izraisa vīrusi, baktērijas, vienšūņi, parazitārie augi, sēnītes un nematodes.

Cilvēka histoloģija

Epitēlija audi

Cilvēku un dzīvnieku audu pamatveidi ir: epitēlija, muskuļi, nervu un saistaudi.

Epitēlija audus veido šūnu slāņi, kas līnijas (epitēlijs) savieno ķermeņa virsmu, ieskauj (endotēlijs) ķermeņa dobumus vai veido dziedzerus un to vadus.

Epitēlija audus klasificē vienkāršos (viens šūnu slānis), stratificētos (vairāku šūnu slāņos), pseudostratificētos (šūnu slānis, kas piestiprināts pie pagraba membrānā), plakanās (saplacinātās šūnas), kuboidālajās (noapaļotās virsmas šūnas) un kolonnveida. (šūnas ir garākas par platām).

Elpceļus izklāj ar pseidostratificētu kolonnu epitēliju. Ķermeņa virsmu klāj stratificēts plakanšī epitēlijs, kas bagāts ar keratīnu. Mitros dobumus, piemēram, muti, maksts un taisnās zarnas, izklāj ar stratificētu plakanu epitēliju, kurā nav keratīna.

Dziedzerus veido sekrēcijas epitēlijs. Tie sintezē, uzglabā un izdala dažāda veida vielas, tai skaitā: olbaltumvielas (aizkuņģa dziedzeris), lipīdus (virsnieru un tauku dziedzerus), ogļhidrātu un olbaltumvielu kompleksus (siekalu dziedzerus) un visas iepriekš minētās vielas (piena dziedzerus).

Muskuļu audi

Muskuļu audus veido iegarenas šūnas vai šķiedras, kurām ir kontraktilās īpašības. Balstoties uz tā struktūru un funkcijām, tiek atzīti trīs muskuļu veidi: skeleta, sirds un gludi.

Skeleta muskulī ir ļoti iegareni, sagriezti, daudzkodolu šūnu saišķi. Katru muskuļu šķiedru veido mazākas vienības, ko sauc par miofibrilām.

Tie, savukārt, sastāv no pavedieniem, kas sastāv no aktīna un miozīna un veido regulāru mainīgu modeli. Tas ir piestiprināts pie kauliem. Tā saraušanās ir ātra, enerģiska un brīvprātīga.

Sirds muskuli veido arī iegarenas, šķeltas šūnas. Tās šķiedras ir līdzīgas skeleta muskuļa šķiedrām. Tomēr tie nav kodolieroču un rāda sazarojumus, kas piesaistīti citu šūnu šūnām, un tos sauc par starpkallariju diskiem. Tas atrodas sirdī, aortā un plaušu stumbrā. Tā saraušanās ir enerģiska, ritmiska un piespiedu.

Gludo muskulatūru veido vidēja garuma, bez kodolu vārpstveida šūnas. Tas nav svītrots, jo aktīns un miozīns neveido regulāru mainīgu modeli.

Tas ir slānis dobos viscerālos orgānos un asinsvados. Tas ir saistīts arī ar matu folikulām. Tās kontrakcijas ir ilgstošas, lēnas un piespiedu.

Nervu audi

Nervu audus veido daudzu miljardu nervu šūnu (neironu) tīkls, un tos visus atbalsta šūnas atbalstam, uzturam un aizsardzībai (glial šūnas). Katram neironam ir simtiem garu savienojumu ar citiem neironiem.

Nervu audi tiek sadalīti visā ķermenī, veidojot sistēmu, kas kontrolē uzvedības modeļus, kā arī ķermeņa funkcijas (piemēram, asinsspiedienu, elpošanu, hormonu līmeni).

Anatomiski tas ir sadalīts:

- CNS, centrālā nervu sistēma, kas sastāv no liela skaita neironu (smadzenes, muguras smadzenes).

- PNS, perifērā nervu sistēma, kas sastāv no nerviem (galvaskausa, mugurkaula, perifēro) un maziem neironu (gangliju) agregātiem. PNS vada sensoro un motoro nervu impulsus uz un no CNS.

Saistaudi

Saistaudus veido šūnas, kas saistītas ar ārpusšūnu matricu. Kalpo citu audu savienībai vai atbalstam. Tajā ietilpst kauls, skrimšļi, cīpslas, šķiedru audi, taukaudi un kaulu smadzenes - visi tie ir ar cietu ārpusšūnu matricu. Tajā ietilpst arī asinis ar šķidru ārpusšūnu matricu (plazmu).

Augu histoloģija

Pamata audi

Augu audu pamatveidi ir:

- Fundamentāls (vai pamata), sadalīts parenhimā, kollenhīmā un sklerenimā.

- Asinsvadu, sadalīts ksilēmā un floemā.

• Dermāli, sadalīti epidermā un peridermā.

Parenhīmu veido šūnas, nobriedušas, dzīvas, nobriedušas, neregulāras formas un ar plānu primāro sienu, kurā glabājas cukuri un ciete, kas var piedalīties fotosintēzē un saglabāt spēju diferencēties cita veida šūnās. Tas veido lielāko daļu augu biomasas, ieskaitot stublāja, lapu un augļu iekšpusi.

Kollenhīmu veido šūnas, brieduma brīdī dzīvas, neregulāras formas un bieza primārā siena, bagāta ar pektīniem. Tas nodrošina strukturālu atbalstu, nezaudējot elastību, kas nepieciešama augu izstiepšanai. Tas atrodas zem kātu epidermas un petioles.

Sclerenchyma sastāv no šūnām ar sekundārām sienām, kas ir primāras iekšējās, biezas un bagātas ar lignīnu. Šīs sekundārās sienas, kas saglabājas pēc šūnu nāves, nodrošina spēku tām augu daļām, kurām tas ir nepieciešams, un vairs neizstiepjas. Sclerenchyma sastāv no šķiedrām un sklereīdiem.

Asinsvadu audi

Asinsvadu audi ir raksturīgi vaskulāriem augiem, tas ir, pteridofītiem (piemēram, papardes), vingrošanas augiem (piemēram, priedēm un eglēm) un segsēkliem (ziedošiem augiem).

Ksilems izplata ūdeni ar minerālu šķīdinātājiem, kas ņemti no augsnes. Šī šķidruma vadīšanu veic trahejas (visi asinsvadu augi) un vadošie trauki (galvenokārt angiospermas). Traheīdi un elementi, kas veido vadošos traukus, ir mirušas šūnas.

Filmēts izplata sulu, ko veido ūdens, fotosintēzes rezultātā iegūtie cukuri un barības vielas, kas iepriekš tika glabātas citās šūnās.

Šī šķidruma vadīšanu veic sietu šūnas (pteridofīti, gymnosperms) vai sietas caurules elementi (angiosperms). Sietu šūnas un sieta caurules elementi ir dzīvas šūnas.

Dermas audi

Dermas audi ieskauj visu augu ķermeni. Ādas audi virs zemes aizsargā augu no ūdens zudumiem. Zem zemes tas ļauj uzņemt ūdeni un minerālsāļus. Epiderma ir vienīgais dermas auds augos, ja vien nav sānu sabiezēšanas. Šajā gadījumā epidermu aizstāj ar peridermu.

Studiju metodes

Kopumā histoloģiskajam pētījumam nepieciešami:

1- Parauga iegūšana

2 - fiksācija

3 - iekrāsošanās

4 - inkrustācija

5- Sadalīšana

6- Mikroskopiskā novērošana.

Parauga iegūšana ir tāda cilvēka vai dzīvnieka ķermeņa (biopsija) vai auga daļas iegūšana, kura ir pietiekami liela (parasti ļoti maza) un reprezentatīva attiecīgajiem audiem.

Fiksācija ietver fizikālās (piemēram, sasaldēšanu ar zibspuldzi) un ķīmiskās (piemēram, formalīna) procedūras, kas stabilizē paraugu tā, lai tas nemainītos šo darbību laikā un pēc tām.

Šūnas ir bezkrāsainas, tāpēc tās ir jānotīra, ļaujot izcelt interesējošās struktūras. Krāsošanu veic, izmantojot hromogēnus (piemēram, hematoksilīnu, eozīnu, Giemsa), histoķīmiskos vai imūnhistoķīmiskos reaģentus.

Iegulšana sastāv no audu infiltrācijas ar caurspīdīgu vai caurspīdīgu šķidrumu (piemēram, parafīnu, akrila sveķiem), kas vēlāk sacietē, atdzesējot vai polimerizējoties, veidojot cietu bloku.

Sadalīšana sastāv no iepriekšējā cietā bloka sagriešanas, izmantojot mikrotomu. Iegūtās sekcijas, parasti 5–8 µm biezas, sauc par histoloģiskām sekcijām.

Mikroskopisko novērošanu cita starpā veic, izmantojot optiskos, elektroniskos, konokālos, polarizējošos vai atomu spēka mikroskopus. Šajā posmā tiek veidoti griezumu digitālie attēli.

Atsauces

1. Bell, S., Morris, K. 201. Ievads mikroskopijā. CRC Press, Boca Raton.
2. Blūms, W., Fawcett, DW 1994. Histoloģijas mācību grāmata. Chapman & Hall, Ņujorka.
3. Bock, O. 2015. Histoloģijas attīstības vēsture līdz deviņpadsmitā gadsimta beigām. Pētījums 2, 1283.
4. Bracegirdle, B. 1977. Dž. Listers un histoloģijas izveidošana. Medicīnas vēsture, 21, 187–191.
5. Bracegirdle, B. 1977. Histoloģijas vēsture: īss avotu pārskats. Zinātnes vēsture, 15, 77–101
6. Bracegirdle, B. 1978. Septiņpadsmitā un astoņpadsmitā gadsimta mikroskopu darbība. Medicīnas vēsture, 22, 187–195.
7. Bracegirdle, B. 1989. Gaismas mikroskopijas bioloģisko sagatavošanās metožu attīstība, 1839–1989. Journal of Microscopy, 155, 307–318.
8. Bracegirdle, B. 1993. Mikroskopa krāsošana. JSDC, 109, 54–56.
9. Eroschenko, VP 2017. Histoloģijas atlants ar funkcionālām korelācijām. Wolters Kluwer, Baltimora.
10. Gartner, LP, Hiatt, JL, Strum, JM Cell biology and histology. Lippincott Williams & Wilkins, Baltimora.
11. Jones, ML 2001. Fiksēt, sacietēt, saglabāt-fiksēt: īsa vēsture. Vēstnesis par histotehnoloģiju, 24, 155-162.
12. Kierszenbaum, AL, Tres, LL 2016. Histoloģija un šūnu bioloģija: ievads patoloģijā. Saunders, Filadelfija.
13. Llinás, RR 2003. Santjago Ramón y Cajal ieguldījums funkcionālā neirozinātnē. Atsauksmes par dabu: Neuroscience, 4, 77–80.
14. Lowe, JS, Anderson, PG 2015. Stīvensa un Lowes cilvēka histoloģija. Mosbija, Filadelfija.
15. Mescher, AL 2016. Junqueira pamata histoloģija: teksts un atlants. McGraw-Hill, Ņujorka.
16. Ross, MH, Pawlina, W. 2016. Histoloģija: teksts un atlants ar korelētu šūnu un molekulāro bioloģiju. Volters Kluvers, Filadelfija.
17. Sandersons, C., Emanuels, J., Emanuāls, J., Kempbela, P. 1988. Parafīna un tā kā iegulšanas līdzekļa attīstības vēsturisks pārskats. Vēstnesis par histotehnoloģiju, 11, 61–63.
18. Stephens, N. 2006. Augu šūnas un audi. Infobase Publishing, Ņujorka.
19. Wick, MR 2012. Histoķīmija kā līdzeklis morfoloģiskajā analīzē: vēsturisks pārskats. Annals of Diagnostic Patology, 16., 71. – 78.