razdel_1

1

Пущинский

Государственный

университет

Учебное пособие для магистратуры, в 4 частях:

1.Предмет гистохимии, краткая история

2.Микротехника

3.Свет, красители, микроскопия

4.Типы гистохимических реакций

Электронный макет учебного пособия Основы гистохимии подготовлен в Электронном издательстве «Аналитическая микроскопия» (рег. Свидетельство Эл № 776072 Министерства РФ по делам печати, телерадиовещания и средств массовой информации от 4 февраля 2002 г.)

Ó Электронное издательство “Аналитическая микроскопия” , Пущино, 2008 г.

2

ОСНОВЫ ГИСТОХИМИИ

Раздел 1. Предмет гистохимии. Краткая история.

(Приложение: Программа курса)

С О Д Е Р Ж А Н И Е

(используйте гипертекст)

От автора

Глава 1. Предмет и цели гистохимии Глава 2. Основные вехи в истории гистохимии

Контрольные вопросы

Рекомендуемая литература

Приложение: Программа курса «Основы гистохимии»

От автора

Вашему	вниманию предлагается компьютерный				вариант		спецкурса
"ОСНОВЫ ГИСТОХИМИИ", который			читается в течение первого года
обучения в магистратуре Пущинского Государственного Университета (см.
Программу	данного	спецкурса	в	приложении		к	первому	р
электронного	учебного	пособия). Компьютерный			вариант		учебника

выполнен в виде четырех разделов и представляет краткий конспект лекций и семинарских занятий по основным разделам учебной Программы.

								3
Данное		пособие		предназначено		для	самостоятельной		р
магистрантов, для подготовки, наряду с рекомендуемой к каждому разделу
учебника литературой, к коллоквиумам, зачету и экзамену.
При составлении данного учебного пособия автор стремился
сосредоточить		внимание		магистрантов на		главных	принципиальных
вопросах и проблемах гистохимии, не загружая лекционный материал
конкретными методиками. Последние разбираются в ходе обучения на
семинарах	и	практических		занятиях. Главная цель данного				руководства
заключается		в	развитии	у	обучаемых	представления		об основных
преимуществах, проблемах и недостатках гистохимического анализа, о
технологии гистохимического метода, о связи гистохимического метода с
аналитической биохимией.
В	связи		с тем,	что реализация гистохимического метода в
большинстве случаев связана с использованием красителей и всегда
микроскопии,		особое внимание			уделено избранному материалу по оптике,
красителям и микроскопии.
Данная версия учебного пособия по Основам гистохимии, содержащая

краткий конспект курса лекций, читаемых автором для магистрантов Пущинского Государственного Университета с 1995 г., включает четыре раздела.

1. ПРЕДМЕТ ГИСТОХИМИИ. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ. ( В приложении:

Программа курса).

2. МИКРОТЕХНИКА - Фиксация (химическая и физическая), микротомия и работа со срезами ткани.

3.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СВЕТА С ВЕЩЕСТВОМ - Избранные разделы геометрической и физической оптики. Красители. Микроскопия.

4.ТИПЫ ГИСТОХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ - Классификация гистохимических реакций, краткая характеристика основных типов гистохимических реакций.

При подготовке данной версии большую помощь оказали сотрудники

Лаборатории функциональной гистохимии Института теоретической и

4

экспериментальной биофизики РАН и магистрантыПущинского Государственного Университета, за что автор приносит им искреннюю благодарность.

В заключение автор обращается с просьбой к пользователям данного компьютерного учебника: все замечания и конструктивные предложения по улучшению данного пособия сообщить в Лаборатори.

Функциональной гистохимии: e-mail: [e-mail] или по адресу: 142290 г.Пущино, ИТЭБ РАН, комн.446, проф. Буданцеву А.Ю. Все Ваши замечания будут с благодарностью приняты и использованы в работе над дальнейшими версиями учебного пособия.

Желаю успеха!

проф. А.Ю.Буданцев

декабрь 2007 г.

Пущино

5

Глава 1. Предмет и цели гистохимии

Современная

цитология

и

гистология

включают

комплексное

изучение

общебиологических

явлений:

движения,

раздражимости,

наследственности,

индивидуального и эволюционного развития, адаптации

и патологических процессов на клеточном и

тканевом уровне организации

живой материи.

В настоящее время эти

науки

уже не

являются

чисто

морфологическими дисциплинами, как было

в

начальных

стадиях

их

развития

и

включают данные о физико-химических процессах

на

клеточном и тканевом уровнях и молекулярной организации клеток и тканей.

Такой подход дает

возможность

развивать

всеобъемлющий

взгляд

на

сущность

процессов

регуляции

основных

биологических

явлений

в

клетках и тканях и представлять общуюкартину взаимосвязанных

клеточных процессов и межклеточных коммуникаций.

Задачи и цели современной гистохимии как науки, в самом общем виде,

связаны с исследованием химических реакций в живых клетках. В такой

формулировке, цели и задачи гистохимии полностью совпадают с задачами

биохимии. Однако подход к изучению совокупности химических реакций в

клетках

и

тканях,

т.е.

метаболизма, в

случае

гистохимии имеет

одно

принципиальное отличие от биохимического подхода: главная

догма

гистохимии

–

изучение

метаболизма

при

условиисохранения

морфологической целостности клеток и ткане.й Все, что писал Д.Мецлер в

своем знаменитом учебнике«Биохимия» относительно того, что биохимия

занимается

исследованием «…непрерывных,

сложных

последовательных

химических реакций, благодаря которым клетки растут и делятся, питаются и

выделяют шлаки, движутся и сообщаются друг с другом…» в равной степени

можно отнести и к гистохимии, но гистохимический анализ

должен

проводиться

при

сохранении

структурной

организации

об

исследования .

6

В настоящее время нельзя найти ни одно направление биоло, гдеии гистохимический анализ не был бы использован. Это в равной степени относится к изучению принципов физико-химической организации клеток и тканей, к изучению вопросов регуляции всех метаболических систем клеток

внорме и при патологических состояниях. В капитальном труде

«Гистохимия» Э.Пирс писал: «…Вклад гистохимии во все области, где она

нашла	применение	значителен. Гистохимия	позволяет	превратить
описательные науки в динамические и функциональные…».
Совершенно очевидно,		также как и развитие любого		научного

направления, прогресс цитологии и гистологии обусловлен в значительной степени успехами в разработке новых методов исследования. Эти методы,

связаны прежде всего, с методами физики, аналитической биохимии,

молекулярной

биологии и

иммунологии,

изящно адаптированными

для

целей цитологии и гистологии.

Гистохимия, как научное

направление, оформилось в

середине

XIX

века

и

ее

основателем считается французский фармацевт, ботаник и

микроскопист

Франсуа Винсент

Распайль

(F.V.Raspail)

(1794-1878). Он

опубликовал свои первые работы по ботанической

гистохимии в 20-30х

годах

XIX-го

века

(F.V.Raspail,

A

new

system

of

organic chemistry,

Translate

Hendorson

W., London,

1834). "...Несомненно,

первое

ясное

понимание

и

правильная

оценка микроскопической

химии

тканей

как

науки..." (Э.Пирс, 1962) принадлежит

работам Ф.В.Распайля выполненным

в 1825-1829

годах.

Изучая

процесс оплодотворения

у

Graminaceae

(злаковые), Ф.В.Распайль использовал иодную реакцию на крахмал. В 1829

году он впервые применил ксантопротеиновую реакцию на белки, ему

приписывается

открытие микросжигания для изучения неорганических

соединений в тканях, он был первым исследователем, который занимался

определением

рН

протоплазмы

с

использованием

индикаторных

красителей (лакмус).

					7
Наиболее	полное	описание		истории	гистохимии можно найти	в
энциклопедическом		труде	Э.Пирса, «Гистохимия (теоретическая			и
прикладная), ИИЛ, М., 1962».
Вкратце, необходимо отметить, что вначале гистохимия развивалась, в
основном, в области изучения ботанических задач. Во второй половине XIX
века гистохимия	представляла		раздел биохимии животных, а в конце века
часть гистохимии дополнительно				начала	рассматриваться как раздел

физиологии животных и только в 30х годах прошлого столетия гистохимия вновь рассматривается в составе наук о тканях и .клетка

Становление

современной

гистохимии

и

оформление

ее

как

самостоятельного научного направления несомненно связано с появлением в

50-х

годах XX

столетия

ряда

крупных

специализированных

научных

журналов: Experimental

Cell

Research (1950);

Journal

of

Histochemistry

and

Cytochemistry (1953),

Acta Histochemia

(1954); Journal

of Biophysical

and

Biochemical

Cytology

(1955);

Rivista di Histochimica (1955); Annales

d'Histochemie

(1956); Histochemie (1958). До

появления

этих журналов,

специальные

статьи по

гистохимии публиковались в основном в

журнале

Stain

Technology (1925,

с

1991 г.

журнал

называется

Biotechnic

and

Histochemistry) и в многочисленных журналах по микроскопии и

микроскопической

анатомии

(J.Roy.Microscop.Soc.,

(1857?),

Z.mikr.anat.

Forsch.(1924), Архив анатомии, гистологии

и

эмбриологии (1916) и

мн.

др.).

В конце 50-х годов опубликованы две классические книги крупнейшего бельгийского цитолога Жана Браше "Биохимическая цитология" (1957) и

"Биохимическая эмбриология" (1960), в которых автором приведено скрупулезное изучение цитофизиологии клеток (цитоплазма и ядро покоящейся клетки, взаимодействие ядра и цитоплазмы у одноклеточных организмов, при эмбриональной дифференцировке и при малигнизации клеток). На примере изучения, в основном, нуклеиновых кислот в клетках при помощи цитохимических методов, Ж.Браше показал огромные

8

возможности цитохимии для клеточной биологии и обозначил цитохимию

как "Биохимическую цитологию".

Гистохимия и цитохимия развиваются на стыке различных наук и, прежде всего, на стыке гисто- и цитологии, биохимии, аналитической химии и клеточной биофизики. Кроме этого, необходимо отметить, что развитие и совершенствование гистохимии связано с развитием химии красителей, разработкой оптических и оптико-электронных приборов (микроскопы и анализаторы изображений), развитием теоретической и прикладной оптики (микрофотометрия) и ряда биологических наук - иммунологии, клеточной инженерии, молекулярной биологии.

Последние достижения гистохимии связаны с изящным применением

некоторых методов молекулярной биологии нуклеиновых кисл, чтот

привело к разработке специальной гистохимической технологии, которая

вошла в научную литературу под названием"гибридизация мРНК in situ" и

расцвету иммуноцитохимии и иммуногистохимии.

9

Глава 2. Основные вехи в истории гистохимии

Как указывалось выше история развития гистохимии как научного

направления детально описана у Э.Пирса (1962). В несколько дополненном

виде можно выделить следующие основные вехи в истории развития

гистохимии.

1800-1829 г.г.

Отдельные сообщения об	исследовании химических, а не
морфологических структур в тканевых	препаратах. Гистохимия еще не
существует как самостоятельная наука.

Сложные микроскопы начала-середины XIX века: слева - микроскоп фирмы «Уцшнейдер унд Фраунгофер», Мюнхен, около 1820 г. Справа - сложный микроскоп Джованни Батиста Амичи, около 1845 г. (Йенский оптический музей, Приложение к журналу «Йенское обозрение», 1975 г.)

1830-1855 г.г.

Становление гистохимии как науки. В период своего возникновения

объектами гистохимии были, в основном, растительные клетки и ткани;

многие десятилетия вся практическая гистохимия в точном смысле этого

слова была сосредоточена в руках ботаников. К этому времени относится появление целого ряда работ в данной области: "Essai de Chimie Microscopique Appliquee a la Physiologie" (1830) и "Nouveau Systeme de Chimie Organique" (1833) Ф.-В.Распайля, "Lehrbuch der physiologischen

10

Chemie" (1842) К.Д.Лемана, " A New System of Organic Chemistry" (1834)

Ф.- В.Распайля (перевод).

Франсуа-Винсент Распайль (17941878). Основатель гистохимии

(репродукция из книги Пирса Э. Гистохимия, ИИЛ, М. 1962)

1856-1871 г.г.

Гистохимия животных тканей в отличие от растительных тканей

составляла, в основном, часть биологической химии и большая часть ее

методов была основана на разрушении тканей. Появляется больше

руководств, ориентирующихся именно на данное направление гистохимии;

некоторые из них представляли собой перевод более ранних работ:

"Physiological Chemistry" (1851) К.Д.Лемана (перевод), "Traite de Chimie

Anatomique"	(1853) К.Робина	и Ф.Вердейля,	"Die Chemie der Gewebe des
gesammten	Thierreichs" (1856) Дж.Е.Шлоссбергера,			"Handbuch	der
Experimental	Physiologie der	Pflanzen" (1865)	Дж.Сакса,	"Handbuch	der

Histologie und Histochemie des Menschen" (1867) Г.Фрея.

1872-1898 г.г.

В этот период произошло разделение гистохимии - одна ее часть отошла к физиологии, а другая присоединилась к биологической химии. Из числа статей и книг, появившихся в эти годы, заслуживают упоминания следующие: "Ein Beitrag zur Histochemie" (1874), Ф.Мишера,