Методы микроскопирования гистологических препаратов

Микроскопия может быть световая (с использованием светового микроскопа) и электронная (с использованием электронного микроскопа). Световая микроскопия может осуществляться в проходящем свете, когда свет проходит через тонкий прозрачный гистологический препарат, или же в отраженном свете, когда исследуют, например, толстый или непрозрачный объект. Аналогичным образом, электронная микроскопия может быть трансмиссионной, когда пучок электронов проходит сквозь изучаемый ультратонкий срез, или же растровой, или сканирующей, когда пучок электронов отражается от поверхности исследуемого объекта. В первом случае электронный микроскоп называется трансмиссионным (ТЭМ), а во втором – сканирующим (СЭМ).

Световая микроскопия

Микроскопирование — основной метод изучения препаратов — используется в биологии уже более 300 лет. Современные микроскопы представляют собой разнообразные сложные оптические системы, обладающие высокой разрешающей способностью и позволяющие изучать очень тонкие детали строения клеток и тканей. Размер самой маленькой структуры, которую можно видеть в микроскопе, определяется наименьшим разрешаемым расстоянием (d0). В основном оно зависит от длины световой волны λ, и эта зависимость приближенно выражается формулой d0 = λ / 2. Таким образом, чем меньше длина световой волны, тем меньше разрешаемое расстояние и тем меньшие по размерам структуры можно видеть в препарате (т.е. выше «разрешение» микроскопа). Понятие «увеличение микроскопа» относится к его оптической системе и выражается в произведении увеличений объектива и окуляра. Однако «разрешение» микроскопа зависит от характеристик объектива и не зависит от окуляра.

Для изучения гистологических препаратов чаще применяют обычные световые микроскопы различных марок, когда в качестве источника освещения используют естественный или искусственный свет. Минимальная длина волны видимой части спектра света соответствует примерно 0,4 мкм (фиолетовый спектр). Следовательно, для обычного светового микроскопа разрешаемое расстояние равно приблизительно 0,2 мкм, а общее увеличение (произведение увеличения объектива на увеличение окуляра) достигает 2000 раз.

Ультрафиолетовая микроскопия

Это разновидность световой микроскопии. В ультрафиолетовом микроскопе используют более короткие ультрафиолетовые лучи с длиной волны около 0,2 мкм. Разрешаемое расстояние здесь составляет приблизительно 0,1 мкм. Полученное в ультрафиолетовых лучах невидимое глазом изображение преобразуется в видимое с помощью регистрации на фотопластинке или путем применения специальных устройств (т.к. люминесцентный экран, или электронно-оптический преобразователь).

Флюоресцентная (люминесцентная) микроскопия

Явления флюоресценции заключаются в том, что атомы и молекулы ряда веществ, поглощая коротковолновые лучи, переходят в возбужденное состояние. Обратный переход из возбужденного состояния в нормальное происходит с испусканием света, но с другой, большей длиной волны. В флюоресцентном микроскопе в качестве источников света для возбуждения флюоресценции применяют ртутные или ксеноновые лампы сверхвысокого давления, обладающие высокой яркостью в области спектра 0,25—0,4 мкм (ближние ультрафиолетовые лучи) и 0,4—0,5 мкм (сине-фиолетовые лучи). Длина световой волны вызванной флюоресценции всегда больше длины волны возбуждающего света, поэтому их разделяют с помощью светофильтров и изучают изображение объекта только в свете флюоресценции. Различают собственную, или первичную, и наведенную, или вторичную, флюоресценцию. Любая клетка живого организма обладает собственной флюоресценцией, однако она часто бывает чрезвычайно слабой. Вторичная флюоресценция возникает при обработке препаратов специальными красителями —флюорохромами. Например, при обработке препаратов чаще всего употребляется флюорохром акридиновый оранжевый. В этом случае ДНК и ее соединения в клетках имеют ярко-зеленое, а РНК и ее производные — ярко-красное свечение. Таким образом, спектральный состав излучения несет информацию о внутреннем строении объекта, его химическом составе. Вариант метода флюоресцентной микроскопии, при котором и возбуждение, и излучение флюоресценции происходят в ультрафиолетовой области спектра, получил название метода ультрафиолетовой флюоресцентной микроскопии.

Фазово-контрастная микроскопия

Этот метод служит для получения контрастных изображений прозрачных и бесцветных объектов, невидимых при обычных методах микроскопирования. Для изучения препаратов в обычном световом микроскопе необходимая контрастность структур достигается с помощью окрашивания. Метод фазового контраста обеспечивает необходимую контрастность изучаемых неокрашенных структур за счет специальной кольцевой диафрагмы, помещаемой в конденсоре, и так называемой фазовой пластинки, находящейся в объективе. (См. описание устройства для наблюдения методом фазового контраста КФ-4) Такая конструкция оптики микроскопа дает возможность преобразовать не воспринимаемые глазом фазовые изменения прошедшего через неокрашенный препарат света в изменение его амплитуды, т.е. яркости получаемого изображения. Повышение контраста позволяет видеть все структуры, различающиеся по показателю преломления. Разновидностью метода фазового контраста является метод фазово-темнопольного контраста, дающий негативное по сравнению с позитивным фазовым контрастом изображение.

Кроме перечисленных методов, для специальных целей применяются микроскопия в темном поле при изучении живых объектов, в падающем (отраженном) свете для рассмотрения толстых объектов, поляризационная микроскопия для изучения архитектоники гистологических структур – в поляризованном свете. Описание этих методов и соответствующих приборов приводится в специальных руководствах.

Электронная микроскопия

В электронном микроскопе используется поток электронов с более короткими, чем в световом микроскопе, длинами волн. При напряжении 50 000 В длина волны электромагнитных колебаний, возникающих при движении потока электронов в вакууме, равна 0,0056 нм. Теоретически рассчитано, что разрешаемое расстояние в этих условиях может быть около 0,002 нм, или 0,000002 мкм, т.е. в 100 000 раз меньше, чем в световом микроскопе. Практически в современных электронных микроскопах разрешаемое расстояние составляет 0,1…0,7 нм.

С помощью просвечивающего (трансмиссионного) электронного микроскопа можно получить лишь плоскостное изображение изучаемого объекта (среза). Для получения пространственного представления о структурах используют растровые (сканирующие) электронные микроскопы, способные создавать трехмерные изображения. Растровый электронный микроскоп работает по принципу сканирования электронным микрозондом исследуемого объекта, т.е. последовательно «ощупывает» остро сфокусированным электронным пучком отдельные точки поверхности. Для исследования выбранного участка микрозонд двигается по его поверхности под действием отклоняющих электромагнитных катушек (принцип телевизионной развертки). Такое исследование объекта называется сканированием (считыванием), а рисунок, по которому движется микрозонд, — растром.

Главными достоинствами электронной микроскопии являются большая глубина резкости (в 100—1000 раз больше, чем у световых микроскопов), широкий диапазон непрерывного изменения увеличения (от десятков до десятков тысяч раз) и высокая разрешающая способность.

Заключение

На сегодняшний день проведение гистологических и цитологических исследований играют особо важную роль в установлении точного диагноза у онкологических больных. Вышеперечисленные методы диагностики позволяют визуально определить в патологические изменения, которые происходят в организме человека на клеточном уровне. Такого рода исследования в первую очередь, играют решающую роль при постановке диагноза различных онкологических патологий. Скрининг вые методы гистологической и цитологической диагностики во всем мире являются основополагающими при проведении профосмотров с целью выявления начальных стадий онкологических заболеваний.

За последние 15 лет на территории Российской Федерации произошло немало положительных изменений, значительно улучшилось качество цитологических исследований практически всех опухолевых локализаций. Однако, результаты массового проведения профилактических осмотров женской половины населения говорят о том, что большое количество пациенток являются онкобольными. Именно поэтому очень важно своевременно проводить профилактические мероприятия - осмотр в кабинете специалиста гинеколога. Раковые заболевания репродуктивной системы являются страшным диагнозом, который является совокупностям всех предрасполагающих факторов. Предотвратить или выявить начальные стадии раковых заболеваний на сегодняшний день считается возможным, это можно осуществить благодаря своевременной диагностике, основываясь на данных цитологического и гистологического исследований.