علم الأنسجة

علم الأنسجة ، ^{[مساعدة 1]} والمعروف أيضًا باسم التشريح المجهري أو علم التشريح الدقيق ، ^[1] هو فرع من علم الأحياء يدرس التشريح المجهري للأنسجة البيولوجية . ^{[2] [3] [4] [5]} علم الأنسجة هو النظير المجهري لعلم التشريح الإجمالي ، والذي ينظر إلى الهياكل الأكبر المرئية بدون مجهر . ^{[5] [6]} على الرغم من أنه قد يتم تقسيم التشريح المجهري إلى علم الأعضاء، ودراسة الأعضاء ، وعلم الأنسجة، ودراسة الأنسجة ، وعلم الخلايا ، إلا أن الاستخدام الحديث يضع كل هذه الموضوعات ضمن مجال علم الأنسجة. ^[5] في الطب ، علم الأمراض النسيجية هو فرع من علم الأنسجة يتضمن التعرف المجهري ودراسة الأنسجة المريضة. ^{[5] [6]} في مجال علم الحفريات ، يشير مصطلح علم الأنسجة القديمة إلى علم أنسجة الكائنات الأحفورية . ^{[7] [8]}

هناك أربعة أنواع أساسية من الأنسجة الحيوانية: الأنسجة العضلية ، والأنسجة العصبية ، والنسيج الضام ، والنسيج الظهاري . ^{[5] [9]} تعتبر جميع الأنسجة الحيوانية أنواعًا فرعية من هذه الأنواع الأربعة الرئيسية من الأنسجة (على سبيل المثال، يتم تصنيف الدم على أنه نسيج ضام، حيث أن خلايا الدم معلقة في مصفوفة خارج الخلية ، وهي البلازما ). ^[9]

بالنسبة للنباتات، فإن دراسة أنسجتها تندرج ضمن مجال تشريح النبات ، مع الأنواع الأربعة الرئيسية التالية:

• الأنسجة الجلدية
• الأنسجة الوعائية
• الأنسجة الأرضية
• الأنسجة المرستيمية

علم الأمراض النسيجية هو أحد فروع علم الأنسجة الذي يتضمن التعرف المجهري ودراسة الأنسجة المريضة. ^{[5] [6]} وهو جزء مهم من علم الأمراض التشريحي وعلم الأمراض الجراحي ، حيث يتطلب التشخيص الدقيق للسرطان والأمراض الأخرى غالبًا الفحص النسيجي لعينات الأنسجة. ^{[10] يقوم الأطباء المدربون،} وأخصائيو الأمراض المرخصون في كثير من الأحيان ، بإجراء الفحص النسيجي وتقديم معلومات تشخيصية بناءً على ملاحظاتهم.

يُعرف مجال علم الأنسجة الذي يشمل تحضير الأنسجة للفحص المجهري باسم تقنية الأنسجة. وتتعدد المسميات الوظيفية للموظفين المدربين الذين يقومون بإعداد العينات النسيجية للفحص، وتشمل فنيي الأنسجة، وخبراء تقنية الأنسجة، ^[11] وفنيي علم الأنسجة، وفنيي المختبرات الطبية ، وعلماء الطب الحيوي .

تحتاج معظم العينات النسيجية إلى تحضير قبل الملاحظة المجهرية؛ وتعتمد هذه الأساليب على العينة وطريقة الملاحظة. ^[9]

تُستخدم المثبتات الكيميائية للحفاظ على بنية الأنسجة والخلايا وصيانتها؛ كما تعمل عملية التثبيت على تقوية الأنسجة مما يساعد في قطع الأقسام الرقيقة من الأنسجة اللازمة للمراقبة تحت المجهر. ^{[5] [12]} تحافظ المثبتات عمومًا على الأنسجة (والخلايا) عن طريق ربط البروتينات بشكل لا رجعة فيه. ^[12] المثبت الأكثر استخدامًا في المجهر الضوئي هو الفورمالين المخزن المحايد بنسبة 10% ، أو NBF (4% فورمالديهايد في محلول ملحي مخزن بالفوسفات ). ^{[13] [12] [9]}

بالنسبة للمجهر الإلكتروني، فإن المثبت الأكثر استخدامًا هو الغلوتارالدهيد ، وعادةً ما يكون على شكل محلول 2.5% في محلول ملحي منظم بالفوسفات . ^[9] المثبتات الأخرى المستخدمة في المجهر الإلكتروني هي رباعي أكسيد الأوزميوم أو أسيتات اليورانيل . ^[9]

إن العمل الرئيسي لهذه المثبتات الألدهيدية هو ربط المجموعات الأمينية في البروتينات من خلال تكوين جسور الميثيلين ( _-CH2- )، في حالة الفورمالديهايد، أو عن طريق الروابط _{المتصالبة C5H10} في حالة الغلوتارالدهيد. هذه العملية، مع الحفاظ على سلامة بنية الخلايا والأنسجة، يمكن أن تلحق الضرر بالوظائف البيولوجية للبروتينات، وخاصة الإنزيمات .

يؤدي تثبيت الفورمالين إلى تحلل mRNA وmiRNA وDNA بالإضافة إلى تحلل البروتينات وتعديلها في الأنسجة. ومع ذلك، فإن استخراج وتحليل الأحماض النووية والبروتينات من الأنسجة المثبتة بالفورمالين والمغموسة بالبارافين أمر ممكن باستخدام البروتوكولات المناسبة. ^{[14] [15]}

الاختيار هو اختيار الأنسجة ذات الصلة في الحالات التي لا يكون فيها من الضروري إخضاع كتلة الأنسجة الأصلية بالكامل لمزيد من المعالجة. وقد يظل الباقي ثابتًا في حالة الحاجة إلى فحصه في وقت لاحق.

التشذيب هو قطع عينات الأنسجة من أجل الكشف عن الأسطح ذات الصلة للتقطيع لاحقًا. كما أنه ينشئ عينات أنسجة بحجم مناسب لتناسب الكاسيتات. ^[16]

يتم تضمين الأنسجة في وسط أكثر صلابة كداعم وللسماح بقطع شرائح الأنسجة الرقيقة. ^{[9] [5]} بشكل عام، يجب أولاً إزالة الماء من الأنسجة (الجفاف) واستبداله بوسط يتصلب إما بشكل مباشر، أو بسائل وسيط (التصفية) قابل للامتزاج مع وسائط التضمين. ^[12]

بالنسبة للمجهر الضوئي، شمع البارافين هو مادة التضمين الأكثر استخدامًا. ^{[12] [13]} البارافين غير قابل للامتزاج بالماء، المكون الرئيسي للأنسجة البيولوجية، لذلك يجب إزالته أولاً في سلسلة من خطوات التجفيف. ^{[12] يتم نقل العينات من خلال سلسلة من حمامات} الإيثانول المركزة تدريجيًا ، حتى 100٪ إيثانول لإزالة آثار الماء المتبقية. ^{[9] [12]} يتبع التجفيف عامل تنقية (عادةً زيلين ^[13] على الرغم من استخدام بدائل أخرى آمنة بيئيًا ^[13] ) يزيل الكحول ويختلط بالشمع ، وأخيرًا يضاف شمع البارافين المذاب ليحل محل الزيلين ويتسلل إلى الأنسجة. ^[9] في معظم مختبرات علم الأنسجة أو علم الأمراض النسيجية، يتم إجراء التجفيف والتنقية وتسلل الشمع في معالجات الأنسجة التي تعمل على أتمتة هذه العملية. ^[13] بمجرد تسللها إلى البارافين، يتم توجيه الأنسجة في قوالب مملوءة بالشمع؛ بمجرد وضعها، يتم تبريد الشمع، مما يؤدي إلى تصلب الكتلة والأنسجة. ^{[13] [12]}

لا يوفر شمع البارافين دائمًا مصفوفة صلبة بدرجة كافية لقطع أقسام رقيقة جدًا (وهو أمر مهم بشكل خاص للمجهر الإلكتروني). ^[12] قد يكون شمع البارافين أيضًا ناعمًا جدًا فيما يتعلق بالأنسجة، وقد تؤدي حرارة الشمع المذاب إلى تغيير الأنسجة بطرق غير مرغوب فيها، أو قد تضر المواد الكيميائية المجففة أو المنظفة بالأنسجة. ^[12] تشمل البدائل لشمع البارافين، الإيبوكسي ، والأكريليك ، والأجار ، والجيلاتين ، والسيلويدين ، وأنواع أخرى من الشمع. ^{[12] [17]}

في المجهر الإلكتروني، تعد راتنجات الإيبوكسي هي أكثر وسائط التضمين استخدامًا، ^[9] ولكن تُستخدم أيضًا راتنجات الأكريليك، وخاصةً حيث تكون المناعة النسيجية مطلوبة.

بالنسبة للأنسجة المراد قطعها في حالة مجمدة، يتم وضع الأنسجة في وسط تضمين قائم على الماء. توضع الأنسجة المجمدة مسبقًا في قوالب مع مادة التضمين السائلة، وعادةً ما تكون عبارة عن جليكول قائم على الماء أو OCT أو TBS أو Cryogen أو راتينج، والتي يتم تجميدها بعد ذلك لتشكيل كتل صلبة.

بالنسبة للمجهر الضوئي، يتم استخدام سكين مثبت في ميكروتوم لقطع أقسام الأنسجة (عادةً ما تكون بسمك يتراوح بين 5 إلى 15 ميكرومترًا ) والتي يتم تثبيتها على شريحة مجهر زجاجية . ^[9] بالنسبة للمجهر الإلكتروني النافذ (TEM)، يتم استخدام سكين من الماس أو الزجاج مثبت في ميكروتوم فائق الدقة لقطع أقسام الأنسجة التي يبلغ سمكها بين 50 و150 نانومتر . ^[9]

هناك عدد محدود من الشركات المصنعة التي تشتهر بإنتاجها للميكروتومات، بما في ذلك الميكروتومات المهتزة التي يشار إليها عادةً باسم الميكروتومات المهتزة ، والتي تُستخدم في المقام الأول للأبحاث والدراسات السريرية. بالإضافة إلى ذلك، تشتهر شركة Leica Biosystems بإنتاجها للمنتجات المتعلقة بالمجهر الضوئي في سياق الأبحاث والدراسات السريرية. ^[18]

لا يوجد تباين جوهري في الأنسجة البيولوجية سواء في المجهر الضوئي أو الإلكتروني. ^{[17] يتم استخدام} التلوين لإعطاء التباين للأنسجة بالإضافة إلى تسليط الضوء على سمات معينة ذات أهمية. عندما يتم استخدام التلوين لاستهداف مكون كيميائي معين للأنسجة (وليس البنية العامة)، يتم استخدام مصطلح الكيمياء النسيجية . ^[9]

صبغة الهيماتوكسيلين والإيوسين ( H&E ) هي واحدة من أكثر الصبغات استخدامًا في علم الأنسجة لإظهار البنية العامة للأنسجة. ^{[9] [19] يصبغ الهيماتوكسيلين} نوى الخلايا باللون الأزرق؛ بينما يصبغ الإيوزين، وهو صبغة حمضية ، السيتوبلازم والأنسجة الأخرى ببقع مختلفة من اللون الوردي. ^{[9] [12]}

على النقيض من H&E، الذي يستخدم كصبغة عامة، هناك العديد من التقنيات التي تصبغ الخلايا والمكونات الخلوية والمواد المحددة بشكل أكثر انتقائية. ^[12] إحدى التقنيات الكيميائية النسيجية التي يتم إجراؤها بشكل شائع والتي تستهدف مادة كيميائية معينة هي تفاعل بيرلز الأزرق البروسي ، المستخدم لإظهار رواسب الحديد ^[12] في أمراض مثل داء ترسب الأصبغة الدموية . تعد طريقة نيسل لمادة نيسل وطريقة جولجي ( والبقع الفضية ذات الصلة ) مفيدة في تحديد الخلايا العصبية وهي أمثلة أخرى على البقع الأكثر تحديدًا. ^[12]

في التصوير الشعاعي التاريخي ، يتم تصوير شريحة (ملطخة أحيانًا كيميائيًا نسيجيًا) بالأشعة السينية. بشكل أكثر شيوعًا، يتم استخدام التصوير الشعاعي التلقائي في تصور المواقع التي تم نقل مادة مشعة إليها داخل الجسم، مثل الخلايا في الطور S (التي تخضع لتضاعف الحمض النووي ) والتي تتضمن ثيميدين تريتيت ، أو المواقع التي ترتبط بها مجسات الأحماض النووية المشعة في التهجين الموضعي . بالنسبة للتصوير الشعاعي التلقائي على المستوى المجهري، تُغمس الشريحة عادةً في مستحلب المسالك النووية السائل، والذي يجف لتشكيل فيلم التعرض. يتم تصور حبيبات الفضة الفردية في الفيلم باستخدام مجهر المجال المظلم .

في الآونة الأخيرة، تم استخدام الأجسام المضادة لتصور البروتينات والكربوهيدرات والدهون على وجه التحديد. تسمى هذه العملية المناعة النسيجية ، أو عندما تكون البقعة عبارة عن جزيء فلوري ، المناعة الفلورية . لقد زادت هذه التقنية بشكل كبير من القدرة على تحديد فئات الخلايا تحت المجهر. يمكن دمج تقنيات متقدمة أخرى، مثل التهجين الموضعي غير المشع ، مع المناعة الكيميائية لتحديد جزيئات DNA أو RNA المحددة باستخدام مجسات أو علامات فلورية يمكن استخدامها للمناعة الفلورية وتضخيم الفلورسنت المرتبط بالإنزيم (خاصة تضخيم إشارة الفوسفاتيز القلوية والتيراميد). يتم استخدام المجهر الفلوري والمجهر البؤري للكشف عن الإشارات الفلورية بتفاصيل جيدة داخل الخلايا.

في المجهر الإلكتروني، تُستخدم المعادن الثقيلة عادةً لتلوين أقسام الأنسجة. ^{[9] ويُستخدم} أسيتات اليورانيوم وسيترات الرصاص عادةً لإضفاء التباين على الأنسجة في المجهر الإلكتروني. ^[9]

على غرار إجراء المقطع المجمد المستخدم في الطب، فإن التجميد هو طريقة لتجميد وقطع وتركيب أقسام من الأنسجة بسرعة لعلم الأنسجة. عادة ما يتم تقطيع الأنسجة على جهاز تبريد أو ميكروتوم تجميد. ^[12] يتم تثبيت الأقسام المجمدة على شريحة زجاجية ويمكن صبغها لتعزيز التباين بين الأنسجة المختلفة. يمكن استخدام الأقسام المجمدة غير المثبتة للدراسات التي تتطلب تحديد موقع الإنزيم في الأنسجة والخلايا. يلزم تثبيت الأنسجة لإجراءات معينة مثل صبغ المناعة الفلورية المرتبطة بالأجسام المضادة. غالبًا ما يتم تحضير الأقسام المجمدة أثناء الإزالة الجراحية للأورام للسماح بالتعرف السريع على هوامش الورم، كما هو الحال في جراحة موهس ، أو تحديد خباثة الورم، عندما يتم اكتشاف الورم عن طريق الصدفة أثناء الجراحة.

تعد عملية القطع الدقيق للغاية طريقة لإعداد أقسام رقيقة للغاية لتحليلها باستخدام المجهر الإلكتروني النافذ (TEM). وعادة ما يتم تضمين الأنسجة في الإيبوكسي أو راتينج بلاستيكي آخر. ^[9] يتم قطع أقسام رقيقة للغاية (أقل من 0.1 ميكرومتر في السُمك) باستخدام سكاكين الماس أو الزجاج على جهاز القطع الدقيق للغاية . ^[12]

الآثار هي هياكل أو سمات في الأنسجة تتداخل مع الفحص النسيجي الطبيعي. تتداخل الآثار مع علم الأنسجة عن طريق تغيير مظهر الأنسجة وإخفاء الهياكل. يمكن أن تشمل آثار معالجة الأنسجة الصبغات التي تشكلها المثبتات، ^[12] والانكماش، وغسل المكونات الخلوية، وتغيرات اللون في أنواع الأنسجة المختلفة وتعديلات الهياكل في الأنسجة. ومن الأمثلة على ذلك صبغة الزئبق المتبقية بعد استخدام مثبت زنكر لتثبيت قسم. ^[12] يمكن أن يترك تثبيت الفورمالين أيضًا صبغة بنية إلى سوداء في ظل ظروف حمضية. ^[12]

في القرن السابع عشر، استخدم الإيطالي مارسيلو مالبيجي المجاهر لدراسة الكيانات البيولوجية الدقيقة؛ ويعتبره البعض مؤسس مجالات علم الأنسجة وعلم الأمراض المجهرية. ^{[20] [21]} حلل مالبيجي عدة أجزاء من أعضاء الخفافيش والضفادع والحيوانات الأخرى تحت المجهر. أثناء دراسته لبنية الرئة، لاحظ مالبيجي الحويصلات الهوائية الغشائية والاتصالات الشبيهة بالشعر بين الأوردة والشرايين، والتي أطلق عليها الشعيرات الدموية. أثبت اكتشافه كيف يدخل الأكسجين الذي يتم استنشاقه إلى مجرى الدم ويخدم الجسم. ^[22]

في القرن التاسع عشر، كان علم الأنسجة تخصصًا أكاديميًا قائمًا بذاته. قدم عالم التشريح الفرنسي كزافييه بيشا مفهوم الأنسجة في علم التشريح في عام 1801، ^[23] وظهر مصطلح "علم الأنسجة" ( بالألمانية : Histologie )، الذي صيغ للإشارة إلى "دراسة الأنسجة"، لأول مرة في كتاب لكارل ماير في عام 1819. ^{[24] [25] [20]} وصف بيشا واحدًا وعشرين نسيجًا بشريًا، يمكن تصنيفها ضمن الفئات الأربع المقبولة حاليًا من قبل علماء الأنسجة. ^{[26] روج} جان كروفيلييه لاستخدام الرسوم التوضيحية في علم الأنسجة، والتي اعتبرها بيشا عديمة الفائدة . ^{[27] [ متى؟ ]}

في أوائل ثلاثينيات القرن التاسع عشر، اخترع بوركيني ميكروتومًا عالي الدقة. ^[25]

خلال القرن التاسع عشر، تم تطوير العديد من تقنيات التثبيت بواسطة أدولف هانوفر (محاليل الكرومات وحمض الكروميك )، وفرانز شولتز وماكس شولتز ( حمض الأسموزي )، وألكسندر بتلروف ( الفورمالديهايد )، وبينيديكت ستيلينج ( التجميد ). ^[25]

تم تطوير تقنيات التركيب بواسطة رودولف هايدنهاين (1824-1898)، الذي قدم الصمغ العربي ؛ وسالومون ستريكر (1834-1898)، الذي دعا إلى خليط من الشمع والزيت؛ وأندرو بريتشارد (1804-1884) الذي استخدم في عام 1832 خليطًا من الصمغ/ الزجاج . في نفس العام، ظهر بلسم كندا على الساحة، وفي عام 1869، أفاد إدوين كليبس (1834-1913) أنه كان يدفن عيناته في البارافين لسنوات. ^[28]

مُنحت جائزة نوبل في الطب وعلم وظائف الأعضاء عام 1906 لعلماء الأنسجة كاميلو جولجي وسانتياجو رامون إي كاخال . كان لديهم تفسيرات متضاربة للبنية العصبية للدماغ بناءً على تفسيرات مختلفة لنفس الصور. فاز رامون إي كاخال بالجائزة لنظريته الصحيحة، وفاز جولجي بـ تقنية التلوين بالفضة التي اخترعها لجعل ذلك ممكنًا. ^[29]

يوجد حاليًا اهتمام كبير بتطوير تقنيات علم الأنسجة الحية (باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي بشكل أساسي )، والتي من شأنها تمكين الأطباء من جمع معلومات غير جراحية حول الأنسجة السليمة والمريضة لدى المرضى الأحياء، بدلاً من جمعها من عينات الأنسجة الثابتة. ^{[30] [31] [32] [33]}

• الجمعية الوطنية لتكنولوجيا الأنسجة
• تحضير الشريحة

• الوسائط المتعلقة بعلم الأنسجة في ويكيميديا ​​كومنز