 |
|
بافتشناسی
زیستشناسی پزشکی
بافتشناسی یا میکروآناتومی (به انگلیسی: ؛ با تلفظ آمریکایی: ؛ به آلمانی: Histologie)، یک علم مورفولوژيـك و شاخهای از دانش زيستشناسی است که به بررسی میکروسکوپی شکلگیری، ساختار و کارکرد ها و بافتهای - نازك و رنگآميزیشده - جانوران و گیاهان میپردازد. همچنین این دانش، یکی از پایههای اصلی علوم پایه پزشکی و شاخهای از علوم تشریح (آناتومی) است.
از آنجاییکه جزئیات ساختمانی اندامهای مختلف بدن، برای فهم کارکرد فیزیولوژیک و تغییرات پاتولوژیک آنها ضروری است، بافتشناسی علمی مستقل نبوده و در پیوستگی بسیار نزدیکی با سایر شاخههای علم پزشکی، نظیر جنینشناسی، فیزیولوژی، پاتولوژی و سیتولوژی میباشد. همچنین، دانشهای زیستی: یاختهشناسی (یعنی بررسی یاختهها، این دانش یک سطح پایینتر از بافتشناسی قرار دارد)، کالبدشناسی (بررسی اندامها)، و ریختشناسی (بررسی کلیه سازوارهها یا ارگانیسمها) مرتبط با بافتشناسی هستند.
بههر حال، با این دانش میتوان به مطالعه سلول و بافت در محیط آزمایشگاهی پرداخت و ترکیبات درون سلولی را مورد ارزیابی قرار داد. بهطور کلی، بررسی یاختهها و بافتهای که برش، رنگآمیزی و بر روی یک اسلاید میکروسکوپ نصب شده، در زیر میکروسکوپ نوری و یا میکروسکوپ الکترونی انجام میشود.
| ▲ | واژهشناسی |
بافتشناسی، در زبان انگلیسی «هیستولوژی» () نامیده میشود که در زبانهای دری و پشتو در افغانستان نیز بههمین نام یاد میشود. هیستولوژی، در واقع ترکیبی از دو واژهی یونانی: «ἱστός» (هیستوس، histos) بهمعنای «بافت» و «λογία» (لوژیا، logia) بهمعنای «دانش» است. در برگردان فارسی کتاب «بافتشناسی پایه جان کوئیرا»، که توسط دکتر سید مهدی منتظری ترجمه شده است، آمده: «ریشۀ یونانی «logia»، را میتوان به «بافت» یا «شبکه» ترجمه کرد؛ و هر دو ترجمه صحیح و مناسباند. زیرا بیشتر بافتها، شبکهای فیلامانها و رشتههای درهمتنیده (هم سلولی و هم غیرسلولی) همراه با پوششهای غشایی هستند. بافتشناسی، کلیهی جنبههای بیولوژی بافتی را در بر میگیرد، اما بیشتر بر این نکته متمرکز است که چگونه ساختار و آرایش سلولها موجب میشوند هر اندام کارکرد ویژهی خویش را به بهترین نحو به انجام برساند.»
| ▲ | پیشینهی تاریخی |
مطالعهی سیستماتیک ساختمان کلی بدن، یکی از قدیمیترین دانشها است که برای رشتهی پزشکی بسیار اساسی است، و حداقل به قرن دوم میلادی بر میگردد. پژوهش دربارهی اجزای بسیار کوچک بدن باید در انتظار پیدایی روشهای اپتیکی میماند که پیدایش آن نسبتاً جدید است. مشاهدات حائز اهمیت میکروسکوپی توسط آنتونی فان لیوون هوک و دیگران در سدهی هفدهم ثبت شدند. لیوون هوک، دانشمند هلندی از شهر دلفت بود که بدو لقب پدر میکروبشناسی دادهاند و او را نخستین میکروبشناس میدانند. او برای نخستینبار با میکروسکوپش توانست ساختار تکیاختهای را ببیند، چیزی که خود نامش را «انیمالکولس» (Animalcules) نهاد. همچنین او اولین کسی بود که بافتهای ماهیچهای، اسپرماتوزوئید، باکتری و جریان خون درون مویرگها را دید.
از این گذشته، مارچلو مالپیگی، زیستشناس سدهی هفدهم ایتالیا، روشهای تجربی و آزمایشگاهی را در مطالعه موجودات زنده گسترش داد و دانش آناتومی میکروسکوپیک را پایهگذاری کرد. او چند قسمت از اندام خفاشها، قورباغهها و سایر حیوانات را در زیر میکروسکوپ، مورد کاوش قرار داد. و همچنین او، در هنگام مطالعهی ساختار ریهها، متوجه غشای آلوئولی و اتصالات مو مانند بین وریدها و شریانها شد، که وی آن را «مویرگ» (Capillary) نامید. این کشف مالپیگی، مشخص کرد که چگونه اکسیژنی که توسط انسان تنفس میشود، وارد جریان خون شده و در بدن عمل میکند.
با وجود این، بافتشناسی موقعیت رشتهی مجزائی از علوم را کسب نکرد، تا اینکه مشاهدات جمعآوریشده در قرون هیجدهم و نوزدهم منجر به اعلام تئوری سلولی (مهمترین تعمیم در دانش مورفولوژی) توسط ماتیاس یاکوب شلایدن، گياهشناس آلمانی و تئودور شوان، زیستشناس آلمانی گردید. قواعد این نظریه، شالودههای هستند که بر روی آنها زیستشناسی و پزشکی نوین بنا نهاده شدهاند.
دورهی جدید پیشرفت آناتومی میکروسکوپی، زمانی آغاز شد که تراش عدسیهای بهتر توسط آمیچی، در سال ۱٨٢٧، مستقیماً به تکامل میکروسکوپهای مرکب شایستهای منجر شد، که تشخیص سلول را بهمنزلهی واحد اساسی موجود زنده امکانپذیر ساخت. دورهی کلاسیک بافتشناسی و یاختهشناسی توصیفی، بنیاد ساختمان عادی بافتها و سلولها را پیریزی کرد، و اطلاعات لازم برای انکشاف رشتهی وابسته به آنها، یعنی «هیستوپاتولوژی» را فراهم آورد، که ریشههای آن را میتوان در ابراز عقیده رودولف لودویگ ویرشو، پزشک آلمانی که امروزه با عنوان پدر علم آسیبشناسی از او یاد میشود، دربارهی این مفهوم جستجو کرد، که گفت: «تغییرات بنیادی در بیماریهای انسان را میتوان در تغییرات سلولها ردیابی نمود.»
بنابراین، در قرن نوزدهم، بافتشناسی یک رشتهی دانشگاهی در خور توجه بود. در سال ۱۹۰٦، جایزه نوبل فیزیولوژی و پزشکی را بهطور مشترک بهخاطر مطالعه سیستم عصبی به کامیلو گولگی، زیستشناس ایتالیایی و سانتیاگو رامون کاخال، پزشک اسپانیایی، و متخصص بافتشناسی و آسیبشناسی آناتومیک داده شد. کامیلو گولگی، توانست با بهرهگيرى از ميكروسكوپ نورى، جسم گلژى را كه از اندامكهاى غشادار درون سلولى است، كشف كند. به افتخار او، این اندامك تازه كشفشده را «گلژى» ناميدند.
کاخال، جایزه نوبل فیزیولوژی و پزشکی را برای کشف مکانیسمهای ریختشناسی و روندهای اتصالی یاختههای عصبی از آن خود کرد. نظریهی نوین و انقلابی او که بعدها بهنام «دکترین نورون» خوانده شد، بر این اساس بود که بافت مغزی از یاختههای منفردی تشکیل شده است.
هر چند کشفیات معدودی چنین تأثیر عظیمی بر توسعهی پزشکی علمی گذاشتهاند، ولی بهزودی سرعت کشفیات جدید، هم در هیستولوژی و هم در پاتولوژی رو به کندی گذاشت. کمی بیش از صد سال بعد ار تکمیل میکروسکوپ مرکب، نخستین میکروسکوپ الکترونی در سال ۱۹۳۲، بهوسیلهی ماکس کنول و ارنست رسکا ساخته شد. ابزار نوین، که بر اساس مشابهی ساخته شدند، محدودههای قدرت تفکیکی ساختمان بافتی را بیش از صد برابر افزایش داده و حوزهی گستردهی از ساختمان بیولوژیکی را که در گذشته غیرقابل حصول بود، در دسترس متخصصین میکروسکوپ قرار دادند. در نتیجه، هیستولوژی، مجدداً در یک دورهی ترقی سریع قرار گرفت. کشفیات متعدد، باعث ارائهی مفاهیم کاملاً جدید دربارهی سازمان ساختاری و فونکسیون سلولها و اجزایی زیرسلولی گردید.
| ▲ | روشهای مطالعه در بافتشناسی |
دانشمندان، حوزهی وسیع آناتومی را براساس روشی که توسط آن ساختمانها مکشوف میشوند، یا براساس اندازهی واحدهای فرعی مورد مطالعه، به چندین بخش تقسیم نمودهاند. بدین ترتیب، آناتومی کلی (Gross Anatomy)، در برگیرندهی تمامی اندامهایی است که برای تشریح و مشاهدهی مستقیم قابل حصول هستند و آناتومی میکروسکپی (Microscopic Anatomy) یا هیستولوژی شامل آن بخشهای بسیار کوچکی است که از حد دید چشم آزاد خارج است.
با این حال، اندازهی کوچک سلولها و اجزای ماتریکس خارج سلولی (ECM)، دانش بافتشناسی را به کاربرد میکروسکوپ و مطالعهی روشهای مولکولی وابسته میسازد. پیشرفت در فراگیری علوم بیوشیمی، بیولوژی مولکولی، فیزیولوژی، ایمنیشناسی و آسیبشناسی، در دستیابی به دانش بهتری دربارهی بیولوژی بافتی اهمیت حیاتی دارد. آشنایی با ابزارها و روشهای هر شاخهای از علم، برای درک صحیح موضوع ضروری است.
بنابراین، در اینجا برخی از روشهای شایعتر برای مطالعهی سلولها و بافتها، با تمرکز و تأکید بر روشهای میکروسکوپی، مرور میشوند.
برشبرداری از بافت ثابت و قالبگیری شده
بیشتر بافتهایی که مورد بررسی بافتشناختی قرار میگیرند، با طی مراحل زیر بهصورتیکه در شکل بالا نشان داده شده است، آماده میشوند.
در آمادهسازی بافت برای مطالعه با میکروسکوپ الکترونی انتقالی نیز همین مراحل بهکار میروند، بهجز آنکه نمونههای بافتی کوچکتری همواره با ثابتسازها و محلولهای آبگیری خاصی مورد استفاده قرار میگیرند و قالبگیری توسط رزینهای اپوکسی صورت میگیرد که سختی بیشتری از پارافین پیدا میکنند و بدین تربیب، امکان تهیهی برشهای بسیار نازک را فراهم میآورند.
(a): • ثابتسازی: قطعات کوچکی از بافت در محلولهایی از مواد شیمیایی قرار داده میشوند، که با ایجاد پیوند عرضی میان پروتئینها و غیر فعال کردن آنزیمهای تجزیهکننده، ساختمانهای سلول را حفظ میکنند. • آبگیری: بافتها به درون مجموعهای از محلولهای الکلی با غلظت فزاینده انتقال داده میشوند؛ غلظت آخرین محلول ۱٠٠ درصد است، که کل آب را از بافت میگیرد. • پاکسازی: الکل توسط تولوئن یا مواد دیگری که الکل و پارافین هر دو در آن قابل امتزاج هستند، برداشته میشود. • ارتشاح: سپس، بافت در پارافین مذاب قرار داده میشود تا آنکه کاملاً توسط این ماده ارتشاح یابد. • قالبگیری: بافت ارتشاحیافته توسط پارافین در یک قالب کوچک محتوی پارافین مذاب قرار داده میشود، که سپس آن را بهحال خود رها میکنند تا سخت شود. • تراشدهی: قالب پارافینی حاصله تراشیده میشود تا بافت را برای تهیهی برش (لایهبرداری توسط میکروتوم) نمایان کند و در معرض قرار دهد.
(b): جهت مطالعه با میکروسکوپ نوری، یک میکروتوم برای برشبرداری از بافتهایی که در پارافین قالبگیری شدهاند، مورد استفاده میگیرد. پس از سوار کردن قالب پارافینی حاوی نمونهی بافتی تراشیده بر روی یک گیره، هر دور چرخاندن قرقرهی متحرک توسط بافتشناس گیرهی نمونه را تا مسافت مشخصی (عموماً بین ۱ تا ۱٠ میکرو متر) جلو میبرد، و بهدنبال هر حرکت رو به جلو قالب بافت از روی لبهی تیغهی فولادی میگذرد؛ بدین ترتیب، تیغهی مذکور برشهای تهیه میکند که ضخامتشان به اندازهی مسافتی است که قالب جلو آمده است. سپس برشهای پارافینی روی لامهای شیشهای قرار داده میشوند تا به آنها بچسبند؛ پارافینشان گرفته میشود، و برای بررسی با میکروسکوپ نوری مورد رنگآمیزی قرار میگیرند. برای مطالعه با میکروسکوپ الکترونی انتقالی، با استفده از یک فرامیکروتوم (Ultramicrotome) با تیغهی از جنس شیشه یا الماس، برشهایی نازکتر از ۱ میکرومتر از سلولهایی که در رزین قالبگیری شدهاند، تهیه میشوند.
[▲] يادداشتها
[▲] پيوستها
...
[▲] پینوشتها
لزلی پی گارتنر، جیمزال هیات، جودی استروم، بافتشناسی و زیستشناسی سلولی، مترجمان : ولی الله مرادی، محسن شاه طاهری، مریم سهرابی، نشر: دانشگاه علوم پزشکی همدان، معاونت پژوهشی (۱۸ دی، ۱۳۸۴) - شابک: ۹۶۴-۹۶۲۶۷-۴-۳
برای مطالعه بافت و ارگانهای مختلف توسط میکروسکوپ باید آنها را به روش خاصی آماده کرده و به ضخامت ۵ تا ۱٠ میکرون برش داد، به این اعمال در مجموع، آمادهسازی بافت (Tissue Preparation) میگویند که با روشهای متعدد مانند نمونهبرداری، ثابت کردن، آبگیری، آغشتهسازی، قالبگیری، مقطعگیری، چسباندن و رنگآمیزی انجام میگیرد.
قدرت تفکیک میکروسکوپ نوری در حدی نیست که بتوان ساختمان دقیق اجزا و ارگانلهای درون سلولی را بهوسیله آن مطالعه نمود. بنابراین برای مشاهده و مطالعه ساختمانها فوق از میکروسکوپ الکترونی استفاده میشود. در میکروسکوپ الکترونی برای مشاهده بافت بهجای نور از الکترون استفاده میشود که با توجه به طول موج بسیار کم پرتوهای الکترونی، قدرت تفکیک میکروسکوپ الکترونی در حدود یک نانومتر (۱٠-۹ متر) است.
چون الکترونها بهوسیله چشم قابل رویت نیستند، الکترونهای ساطعشده ضمن عبور از نمونه مورد مطالعه به یک صفحه فلورسانت برخورد نموده و با فعال کردن آن موجب ظاهر شدن تصویر بافت روی صفحه فلورسانت میگردند. بههمین دلیل، اینگونه میکروسکوپها را میکروسکوپ الکترونی عبوری گویند و تصاویر بهدست آمده از این میکروسکوپ بهصورت سیاه-سفید است. در نوع دیگری از میکروسکوپ الکترونی که به میکروسکوپ الکترونی «Scanning» موسوم است، ویژگیهای سطح نمونهها مورد مطالعه قرار میگیرد و تصاویر حاصله بهصورت سه بعدی هستند.
آنتونی، ل. مشر، بافتشناسی پایه جان کوئیرا، ترجمۀ سید مهدی منتظری، ص ۱۱
ویلیام بلوم و دون فاوست، بافتشناسی، ترجمۀ دکتر خدیجه تمدن، ج ۱، ص ۱
ویلیام بلوم و دون فاوست، پیشین، ج ۱، صص ۱-٢
میکروسکوپ الکترونی توسط فیزیکدان مجارستانی لیو زیلارد اختراع و ثبت شد. با این حال، در سال ۱۹۳۱، ارنست رسکا فیزیکدان آلمانی و ماکس نول (Max Knoll) مهندس برق - اهل آلمان - نمونه میکروسکوپ الکترونی را با قدرت ۴۰۰ برابر بزرگنمایی ساختند. دو سال بعد در ۱۹۳۳ رسکا یک میکروسکوپ الکترونی با قدرت بزرگنمایی بیش از بزرگنمایی قابل حصول از یک میکروسکوپ نوری ساخت. رینولد رودنبرگ مدیر علمی زیمنس-شوکرت ورک اختراع میکروسکوپ الکترونی را در ۱۹۳۱ ثبت کرد.
ویلیام بلوم و دون فاوست، پیشین، ج ۱، صص ٢-۳
هنگام مشاهده و مطالعه اجسام توسط میکروسکوپ، ضخامت شی مورد مطالعه باید به اندازهای باشد که نور عبور کرده از کندانسور میکروسکوپ بتواند از آن عبور کرده و به عدسی شیئی برسد. در غیر این صورت، هیچگونه تصویری مشاهده نخواهد شد. بنابراین جهت مطالعه بافت و ارگانهای مختلف باید آنها را به روش خاصی آماده و به ضخامت ۵ تا ۱٠ میکرون برش داد که این اعمال در مجموع، آمادهسازی بافت (Tissue Preparation) نام دارد. آمادهسازی بافتها جهت مطالعات میکروسکوپی با روشهای متعددی انجام میگیرد که اساس این روشها شامل مراحل زیر است:
نمونهبرداری: برای مطالعه ساختمان ارگانها، تکههای کوچک ۱ تا ٢ میلیمتری از آنها مورد نیاز است که عمل برداشتن تکههای کوچک را نمونهبرداری و خود تکهی بافتی را «نمونه» (Specimente) مینامند. نمونهبرداری به دو صورت انجام میشود: نمونهبرداری از بدن موجود زنده که اصطلاحاً «Biopsy» نامیده میشود و با استفاده از سوزنهای ویژهای انجام میگیرد؛ و نمونهبرداری از جسد، بلافاصله بعد از مرگ موجود زنده.ثابت کردن (Fixation): بعد از مرگ موجود زنده، فعالیت آنزیمهای درون سلولی باعث فاسد شدن و تخریب ساختمان سلولی و بافتی میگردد. بنابراین، برای جلوگیری از تغییرات پس از مرگ، نمونه بافتی جداشده از بدن بایستی بلافاصله در داخل محلولهای ثابتکننده (Fixative) قرار گیرد. محلولهای ثابتکننده ضمن پیوند با پروتئینها، باعث غیر فعالشدن آنزیمها شده و از انهدام ساختمان سلولها و بافتها، جلوگیری میکنند.محلولهای فیکساتیو بسیار متنوعاند، ولی معمولیترین آنها برای استفاده در آزمایشگاههای بافتشناسی و آسیبشناسی فرمالین ۱٠ درصد میباشد. بهمنظور فیکسهکردن بافتها، آنها را بهمدت ٢۴ الی ۴٨ ساعت، در محلول فیکساتیو قرار میدهند.آبگیری (Dehedration): بافتها بهطور طبیعی دارای مقداری آب هستند که اگر از بافت خارج نگردد، مانع نفوذ برخی از مواد آمادهکننده مانند پارافین به داخل بافت میگردد. بهمنظور آبگیری بافت، نمونه را به ترتیب در الکل ۵٠ درصد، ٧٠ درصد، ۹٠ درصد و مطلق قرار میدهند که با این عمل، آب بافت، جذب الکل شده و الکل جایگزین آن میشود. سپس نمونه را در داخل محلولی بهنام گزیلول قرار میدهند که آن نیز جایگزین الکل میگردد.آغشتهسازی (Infiltation): در این مرحله نمونه را در داخل پارافین مذاب قرار میدهند تا به داخل بافت نفوذ کند. پارافین در دمای اطاق جامد است و در حرارت ۵٠ درجه بهصورت مذاب در میآید. تا این مرحله از آمادهسازی بافت، هم بهطور دستی و هم بهطور اتوماتیک توسط دستگاهی بهنام «اتوتکنیکون» امکانپذیر است.قالبگیری (Embedding): نمونهی آغشتهشده با پارافین در این مرحله، در داخل قالب پُر از پارافین مذاب، قرار میگیرد. ضمن انجماد پارافین، نمونه نیز در داخل باقیمانده و آماده مقطعگیری میگردد.مقطعگیری (Sectioning): نمونه همراه با قالب پارافین توسط دستگاهی بهنام «میکروتوم»، بهضخامت ۵ تا ۱٠ میکرون، برش داده میشود.چسباندن (Mounting): در این مرحله، برشهای تهیهشده روی لام حاوی ژلاتین قرار داده میشود تا روی لام بچسبد. پس از این مرحله، نمونه آماده شده بایستی رنگآمیزی شده و با میکروسکوپ مطالعه شود.رنگآمیزی (Staining): مرحله آخر آمادهسازی بافت، رنگآمیزی است. سادهترین و معمولیترین نوع رنگآمیزی که در اکثر آزمایشگاهها برای اطلاع از ساختمان بافتها انجام میگیرد، رنگآمیزی «هماتوکسیلین-ائوزین» میباشد. هماتوکسیلین یک ماده رنگی بازی است و ساختمانهایی که با آن رنگ میگیرند، به رنگ آبی تا بنفش دیده میشوند و به ساختمانهای بازوفیل موسوم هستند. ائوزین یک ماده رنگی اسیدی است و ساختمانهایی که با آن رنگ میگیرند، به رنگ قرمز دیده میشوند و به ساختمان اسیدوفیل یا ائوزوینوفیل موسوماند. بهعنوان مثال هسته بازوفیل و سیتوپلاسم، اسیدوفیل است
[▲] جُستارهای وابسته
□
□
□
[▲] سرچشمهها
□
□
□
□
[▲] پيوند به بیرون
□ [۱ ٢ ٣ ۴ ۵ ٦ ٧ ٨ ٩ ۱٠ ۱۱ ۱٢ ۱٣ ۱۴ ۱۵ ۱٦ ۱٧ ۱٨ ۱۹ ٢٠]
ردهها: │ زیستشناسی │ علوم پایۀ پزشکی