История развития гистологии, цитологии и эмбриологии. Развитие гистологов в РК

     Указанные  проблемы непосредственно связаны  с поведением клеток и тканей  в  условиях патологии: при воспалении, в условиях нарушения обмена  веществ, при опухолевом росте, регенерации  после повреждений, преждевременное  старении и т.д. Тканевая несовместимость при пересадках органов определяется характерными реакциями клеток организма-хозяина на пересаженную ткань. Поэтому проблемы общей гистологии имеют не только биологическое, но и медицинское значение.

     Наряду  с  индивидуальностью строения различных  органов обнаруживаются и некоторые  общие принципы тканевой их  организации, особенно у высших  животных. Так, можно  выделить принцип микроанатомической полимерности ряда внутренних органов  — их построение из повторяющихся  комплексов клеток разных тканей. Каждый комплекс выполняет все главные  функции органа, являясь его структурно-функциональной единицей. Так, структурно-функциональная единица тонкой кишки — ворсинка, печени — долька, почки — нефрон, лёгкого — альвеола, поджелудочной и слюнных желёз — ацинус, щитовидной железы — фолликул.

     Внутренняя  анатомо-физиологическая полимерность органов — результат эволюционно  обусловленного повышения надёжности их структуры и деятельности. Множественность  структурно-функциональных единиц (от сотен до миллионов) служит основой  для выработки оптимальных режимов  работы органа: ритмичной его деятельности, смены фаз активности и покоя  в различных участках. Несмотря на относительную ненадёжность каждого  отдельного компонента (клетки и структурно-функциональной единицы), орган в целом достаточно надёжен в выполнении важных для  всего организма функций и  в поддержании динамического  равновесия собственных компонентов, связанных между собой общей  кровеносной системой и иннервацией.

     Принцип микроанатомической полимерности свойствен, как правило, сложным органам  пищеварительной, выделительной, дыхательной  и отчасти эндокринной систем высших животных. Иначе построены  покровы тела (и их простые производные), кровеносная и нервная системы. Биологическая функция покровов предполагает непрерывность структуры. Элементы кровеносной и нервной  систем пронизывают весь организм, обеспечивая общую его трофику  и основную регуляцию деятельности и входя необходимым компонентом  в различные гистологической  структуры.

     Задачи  частной  гистологии:

     1) определение  схемы кровоснабжения  и иннервационной структуры органа  в связи с гистологической  его топографией и со свойствами специализированных клеток;

     2) выяснение  природы и значения  внутренней  полимерности органов,  межтканевых и межклеточных взаимодействий  в системе структурно-функциональной  единицы, механизмов регуляции  их согласованной работы;

     3) изучение  гистологических и цитологических  механизмов восстановительных процессов, происходящих в органах при  их повреждении (репаративная регенерация) или при возрастных изменениях их структуры и активности (физиологическая регенерация);

     4) выяснение  гистологической и  цитологической  основы секреторных  процессов, особенно  вопросов  взаимодействия концевых  секреторных  отделов и протоков, механизмов  формирования и регуляции  ритмической  работы элементов железы;

     5) исследование  структуры и трофики  патологически измененных органов  и гистологических основ развития  патологических процессов, например  инфаркта миокарда или злокачественных  опухолей. Для решения перечисленных  задач (их число можно существенно  увеличить) важно сравнительное  изучение аналогичных и гомологичных  органов с целью познания исторического  их развития, а также изучение  органогенезов в индивидуальном  развитии.

     Основная  тенденция  современной гистологии — переход  от описательных исследований  к экспериментальным. Главной задачей ставится познание тканевых механизмов развития, деятельности и патологии организмов. Отсюда закономерна направленность многих гистологических работ по пути познания субмикроскопической структуры ткани и специализированных клеток, качественных и количественных особенностей их метаболизма при различных (обычно заданных в эксперименте) функциональных состояниях. Характерно также моделирование тканевых и органных процессов, включая развитие и рабочую активность (например, в культурах тканей и органов, при их трансплантациях и т.д.). Цель работ — синтез сведений разного уровня исследований (клетка, ткань, тканевые комплексы, орган) применительно к свойствам целостного организма.

     Исторический  очерк и становление гистологии  как самостоятельного раздела  науки с 20-х гг. 19 в. связано с  развитием микроскопии. Но ещё  задолго до этого было отмечено, что органы животных состоят  из компонентов, различающихся цветом  и плотностью. По этим критериям  Аристотель (4 в. до н. э.) выделял в  составе органа «однородные части». Классификация «однородных частей»  Аристотеля на протяжении столетий  воспроизводилась в трудах учёных  древности и средневековья вплоть  до эпохи Возрождения. Сведения  об «однородных частях» имеются  в книгах римского врача и  естествоиспытателя К. Галена (2 в. н. э.), среднеазиатского учёного Авиценны (10 в.) и итальянского врача и  анатома гистология Фаллопия (16 в.). Изобретение в 17 в. микроскопа не сразу сказалось на уровне знаний о тонком строении органов. Первые микроскописты (англичане Р. Гук, Н. Грю, итальянец М. Мальпиги и голландец А. Левенгук) видели некоторые крупные клетки, кровеносные капилляры, нервы, но наблюдения эти были несистематичны и не связывались с анатомическими данными того времени.

     Даже  к началу 19 в. представление о  тканях основывалось, как и во времена  Аристотеля, на оценке их невооружённым  глазом. «Макроскопический» (домикроскопический) период развития гистология завершился фундаментальным трудом французского анатома и физиолога М. Биша «Общая анатомия в приложении к физиологии и медицине» (1802). Для обозначения частей органов Биша использовал термин «ткань», ранее предложенный Н. Грю в труде «Анатомия растений» (1672). При разграничении тканей Биша не только описывал компоненты разреза органа, но пытался выявить их свойства: отношение к разным реактивам, нагреванию и др. воздействиям. Биша различал 21 ткань.

     Предложенная  им классификация была несовершенна, но сыграла прогрессивную роль  в  становлении гистология и  позволила наряду с накоплением  данных микроскопических исследований  уже в 1-й четверти 19 в. сформулировать  задачи гистология как самостоятельной  науки. В 1819 вышла работа нем. учёного  К. Майера «О гистологии и новом  подразделении тканей человека», закрепившая понятие «ткань», В  этой работе и особенно в монографии нем. учёного К. Гейзингера «Система гистологии» (1822) были сформулированы задачи гистология, отличные от задач анатомии.

     Интенсивное  развитие гистологии началось  с 30-х гг. 19 в. В эти и последующие  годы был существенно усовершенствован  микроскоп. Развивалась и техника  подготовки тканей для микроскопии. Методологической основой гистологии  становится клеточная теория, окончательно  обоснованная нем. биологом Т.Шванном в 1839. В 1-й половине 19 в. большое количество данных о микроскопическом строении органов и тканей было получено чешским учёным Я.Пуркине, немецкими учёными И.Мюллером, Я.Генле, Т.Шванном, Р.Ремаком и русскими — Н.М.Якубовичем, Н.Ф.Овсянниковым, Обобщение обширной литературы и собственные исследования позволили немецким гистологам Ф.Лейдигу (1853) и А. Кёлликеру (1855) создать рациональную классификацию тканей, сохранившуюся в общих чертах до настоящего времени. В системах Лейдига и Кёлликера выделялись 4 группы тканей не только по структуре, но и по функциональному значению в организме: эпителиальная, соединительная, мышечная и нервная. Последующее углубление морфо-физиологической классификации Лейдига и Кёлликера (главным образом при изучении развития тканей) заложило основы современной гистология.

     Во 2-й половине 19 — начале 20 вв. были получены существенные данные об эпителиальных тканях (А.Кёлликером, франц. учёными Э.Лагесом, Л.Ранвье и русским учёным С.Часовниковым), о тканях русскими учёными И. И.Мечниковым, Ф.Гойером, В.Данчаковой и особенно А.А.Максимовым, создавшим и детально обосновавшим оригинальную теорию гистогенетического единства тканей внутренней среды, получившую впоследствии, в частности в 50—60-е гг. 20 в., экспериментальные подтверждения), о мышечных тканях (немецким гистологом М.Гейденгайном, русским биологом А.И.Бабухиным, Л.Ранвье), о нервной ткани (итальянским гистологом К.Гольджи, русскими — М.Д.Лавдовским, В.Я.Рубашкиным, А.С.Догелем, испанским — С.Рамон-и-Кахалем). К этому времени относятся крупные открытия в области общей цитологии: описание непрямого деления ядра и клетки — митоза (русские учёные А.Шнейдер, И.Д.Чистяков, немецкие — В.Флемминг, Э.Страсбургер), открытие и изучение цитоплазматических органоидов — митохондрий, Гольджи комплекса (немецкие учёные Р.Альтман, К.Бенда, итальянский — К.Гольджи). Открытие И. И. Мечниковым клеточной природы воспалительного процесса сблизило цитологию и гистология с проблемами патологии. Этому в большой мере способствовали труды немецкого учёного Р.Вирхова. гистология всё более сближалась с физиологией, что прослеживается в трудах французских учёных О.Пренана, А.Поликара, немецких — О.Гертвига, М.Гейденгайна, русского учёного И.Ф.Огнева. Большое значение для развития гистология и цитологии имела книга О.Гертвига «Клетки и ткани» (1893—98), в которой были обобщены многочисленные микроскопические исследования и сделан вывод, что углубленное изучение клетки — путь решения многих биологических проблем, в том числе и выяснения тканевых взаимоотношений.

     В России  гистология развивалась в Петербургском, Московском, Казанском, Киевском университетах. После Октябрьской революции, кроме  кафедр университетов, гистология  начала разрабатываться и в  медицинских институтах, где сложились  школы А.А.Заварзина, Н.Хлопина, Б.И.Лаврентьева, М.А.Барона. Гистологические исследования проводятся также в институтах и в лабораториях АН СССР и АМН СССР. Советские гистологи внесли большой вклад в познание свойств тканей, вскрыли многие важные закономерности в гистогенезах и особенностях функционирования тканевых структур. Существенно усовершенствованы гистохимические методы исследования, с помощью которых получены данные о развитии, функционировании и патологии тканей.

Развитие цитологии связано с созданием и усовершенствованием оптических устройств, позволяющих рассмотреть и изучить клетки. В 1609 - 1610 гг. Галилео Галилей сконструировал первый микроскоп, однако лишь в 1624 г. он его усовершенствовал так, что им можно было пользоваться. Этот микроскоп увеличивал в 35 - 40 раз. Через год И. Фабер дал прибору название "микроскоп". В 1665 г. Роберт Гук впервые увидел в пробке ячейки, которым дал название "cell" - "клетка". Благодаря усовершенствованию микроскопа Антоном ван Левенгуком появилась возможность изучать клетки и детальное строение органов и тканей. В 1696 г. была опубликована его книга "Тайны природы, открытые с помощью совершеннейших микроскопов". Левенгук впервые рассмотрел и описал эритроциты, сперматозоиды, открыл дотоле неведомый и таинственный мир микроорганизмов, которые он назвал инфузориями. Левенгук по праву считается основоположником научной микроскопии.

     Ян  Пуркинье впервые употребил термин "протоплазма". Р. Браун описал ядро как постоянную структуру и предложил термин "nucleus" - "ядро". В 1838 г. М. Шлейден создал теорию цитогенеза (клеткообразования). Его основная заслуга -постановка вопроса о возникновении клеток в организме. Основываясь на работах Шлейдена, Теодор Шванн создал клеточную теорию. В 1839 г. была опубликована его бессмертная книга "Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений".

Этапы развития цитологии

I этап (XVII—XVIII вв.). Создание  материально-технической базы для  развития микроскопических исследований: изобретение микроскопа, его усовершенствование, первые микроскопические исследования (Галилей, Дребель, Гук, Гертель и др.).

II этап (XVIII—XIX вв. нач.). Систематические  и многообразные исследования, благодаря  которым в умах ученых формируются  две идеи: 1. Идея о клеточном  строении, подготовленная исследованиями  Р.Гука, М.Мальпиги, Н.Грю, А.Левенгука, Я.Пуркинье, П.Горянинова, Т.Шванна. 2. Идея о клеточном развитии организмов (П.Горянинов, К.Вольф, М.Шлейден и др.). Эти две идеи легли в основу клеточной теории, сформулированной в 1939г. Т.Шванном. Согласно этой теории, клетка является основой развития и строения живых организмов. 

Развитие эмбриологии. Эмбриология, изучающая закономерности пренатального развития организмов, имеет еще более продолжительную историю своего формирования как науки. Тайна зарождения, развития и становления различных живых существ, возможности создания условий для проявления этих процессов (по крайней мере у птиц) возникали еще в древности. Так, упоминания о выведении цыплят в искусственных условиях (инкубаторы) в Древнем Египте, а затем в Индии, Китае имеются в трудах греческих философов. Задолго до нашей эры появились упоминания о плаценте в связи с рождением ребенка и некоторые другие сведения.

Однако первые медицинские эмбриологические наблюдения и формирование важных эмбриологических представлений, по-видимому, принадлежат Гиппократу (IV в. до н. а) и его последователям («О природе женщины», «О семимесячном плоде», «О сверхоплодотворении», «О семени», «О природе ребенка» и др.). Многие высказывания врачей того времени, скорее всего, представляли собой умозрительные заключения, которые тем не менее были близки к истине. Например, утверждение «о высыхании» зародыша по мере его развития, т. е. об уменьшении содержания воды в нем, или о необходимости смешения мужского и женского семени (мужские и женские половые клетки были обнаружены с помощью микроскопа соответственно лишь в XVII и XIX столетиях).

Современник Гиппократа Аристотель в своем сочинении «О возникновении животных» по существу положил начало общей и сравнительной эмбриологии. Предложенная им классификация животных по эмбриологическим признакам явилась итогом научного анализа вопросов, рассматриваемых им в 5 книгах («О происхождении семени», «О формах матки у раз- личных животных», «О живорождении и ящеророжден и и» и др.). следуй f заметить, что уже Аристотелем был поднят вопрос о механике развития ? и сформировано положение об эпигенезе (от греч. epi — над и genesis ^ i происхождение). Отстаивая идею развития, Аристотель основывался на неверных заключениях о том, что зародыш развивается из женской крови («материи») и внесенного мужчиной семени («души»), одухотворившего эту кровь. Подобные идеалистические рассуждения о нематериальном факторе (энтелехии) существовали долго и после Аристотеля в связи с сильным влиянием теологии на мировоззрение ученых, пытавшихся разобраться в причинности развития и конечной цели.

До середины XVII в. история эмбриологии не была ознаменована существенными достижениями, хотя известно, что некоторые конкретные описания зародышей, их временных и постоянных органов были сделаны к этому времени в разных странах.

В эпоху Возрождения определенный вклад в эмбриологию внес В. Гарвей — автор открытия кровообращения, который, проанализировав развитие зародышей, описал их в книге «Зарождение животных» (1651). Он высказал ряд принципиально важных утверждений. В частности, Гарвей отрицал возможность самозарождения и утверждал тезис о развитии животных только из яйца («Живое — из яйца»). Он первый высказал предположение, которое позже было подтверждено, что «пятно» на желтке яйца птиц «есть начало цыпленка», а прыгающая «кровяная точка» является зачатком сердца. Гарвей в принципе правильно трактовал значение раннего развития крови как элемента, обеспечивающего трофику зародыша. «Жизнь заключается в крови, а кровь возникает прежде, чем начинает существовать какая-либо часть тела, и она является перед всеми прочими частями плода перворожденной», — утверждал Гарвей. Несмотря на то, что Гарвей тяготел к витализму, он стремился проникнуть в причинно- следственные отношения. Он писал: «В порождении животных всякое исследование надо вести от причин, в особенности от материальной и действующей* Острая борьба мировоззрений разыгралась во второй половине XVII в., когда с диссертацией «Теория зарождения» (1759) выступил молодой немецкий ученый К. Ф. Вольф (1733—1794). Он подверг резкой критике взгляды преформистов и обосновал теорию эпигенеза. Согласно теории преформизма, развитие по существу представляло развертывание в пространстве заложенных при сотворении жизни готовых частей организма. Теория же эпигенеза, напротив, отстаивала новообразование органов, полностью отрицая предопределенность, или преформацию. К. Ф. Вольф впервые наблюдал у зародышей животных образование органов из листовидных пластинок (зародышевых листков), описал развитие сердца у цыпленка, развитие почки (ряд структур названы его именем) и др. Несмотря на то, что первая работа К. Ф. Вольфа была враждебно встречена в академических кругах, ее прогрессивные идеи нашли позднее отражение в трудах российского эмбриолога X. И. Пандера (1794—1858), К. Э. Бэра (1792—1876) и в эволюционном учении Дарвина, появившемся через 100 лет (1859) после опубликования диссертации К. Ф. Вольфа. В 1768 г. К. Ф. Вольф по приглашению Петербургской академии переехал из Германии в Россию, где и протекала вся его дальнейшая деятельность.