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您現(xiàn)在的位置: 醫(yī)學全在線 > 理論教學 > 基礎(chǔ)學科 > 組織學與胚胎學 > 正文:第一章 組織學(histology)緒論
    

組織學緒論

 

 。ㄈ)組織化學和細胞化學術(shù)

  組織化學(histochemistry)和細胞化學(cytochemistry)技術(shù)是通過化學或物理反應(yīng)原理顯示組織切片細胞內(nèi)某種化學成分,進行定位、定量及其與功能相關(guān)的研究。如糖類、脂類、酶、核酸等與試劑發(fā)生化學物理反應(yīng),形成有色終末產(chǎn)物,在光鏡下觀察,有的可在電鏡下觀察。

  1.糖類顯示多糖和蛋白多糖的常用方法是過碘酸-雪夫反應(yīng)(periodic acid Schiff reaction,PAS反應(yīng));驹硎沁^碘酸的氧化作用先使糖分子的乙二醇基變?yōu)橐叶┗笳呃^而與Schiff試劑(無色亞硫酸品紅復(fù)合物)結(jié)合,形成紫紅色反應(yīng)產(chǎn)物(圖1-3)。顏色反應(yīng)的深淺取決于組織內(nèi)多糖的乙二醇分子的多寡。

圖1-3 PAS反應(yīng)原理示意圖

  2.脂類脂類物質(zhì)包括脂肪和類脂。標本用甲醛固定,冷凍切片,脂類保存較好。多用蘇丹染料、油紅O、尼羅藍等溶于脂類的染料染色,使脂質(zhì)呈色。也可用四氧化鋨(OSO4)染色,脂肪酸或膽堿可使OSO4還原為OSO2而呈黑色。

  3.酶細胞內(nèi)的酶種類甚多,有氧化還原酶、水解酶、合成酶、轉(zhuǎn)移酶等幾類,目前已有100多種酶組織化學染色法。酶組化反應(yīng)的基本原理是利用酶對其相應(yīng)底物的水解、氧化等作用,然后再使底物的反應(yīng)產(chǎn)物與某種捕獲劑發(fā)生反應(yīng),形成沉淀或有色的最終產(chǎn)物,借此檢測該酶在組織切片或細胞內(nèi)的分布及活性強弱。如細胞的磷酸酶是一種重要的水解酶,堿性磷酸酶(ALP)和酸性磷酸酶(ACP)在合適的pH條件下可水解有機磷酸脂。小腸上皮細胞表面的紋狀緣和腎近曲小管表面的刷狀緣處,微絨毛含有豐富的ALP,與物質(zhì)的吸收和轉(zhuǎn)運功能相關(guān);許多細胞的溶酶體內(nèi)則含大量ACP,參與細胞內(nèi)物質(zhì)代謝。這兩種酶均可以β-甘油磷酸鈉為底物,底物被水解產(chǎn)生磷酸根,再以Ca2+、Co2+(顯示ALP)或Pb2+(顯示ACP)捕獲磷酸根,最后用硫化銨處理,即形成硫化鈷或硫化黑色最終產(chǎn)物,出現(xiàn)在組織切片中該酶存在的部位。因此,酶組化染色不是酶本身的直接顯色,而是酶作用底物的化學反應(yīng)產(chǎn)物顯色的。

  4.核酸 顯示DNA的傳統(tǒng)方法是Feulgen反應(yīng),切片先用稀鹽酸處理,使DNA分子中脫氧核糖與嘌呤之間的連接鍵打開,形成醛基,再與Schiff 試劑作用,原理同PAS反應(yīng),使細胞核DNA顯紫紅色。還可用甲基綠-焦寧染色法同時顯示DNA和RNA,這兩種染料都是堿性,甲基綠使細胞核內(nèi)的DNA呈藍綠色,焦寧使細胞質(zhì)和核仁內(nèi)的RNA呈紅色。

圖1-4 免疫細胞化學術(shù)示意圖

圖1-5 人呼吸道分離上皮細胞粘蛋白免疫熒光像

(美國戴維斯加州大學 吳忍教授供圖)

 。ㄋ)免疫細胞化學術(shù)

  免疫細胞化學(immunocytochemistry)術(shù)是應(yīng)用抗原與抗體結(jié)合的免疫學原理,檢測細胞內(nèi)多肽、蛋白質(zhì)及膜表面抗原和受體等大分子物質(zhì)的存在與分布。這種方法特異性強,敏感度高,進展迅速,應(yīng)用廣泛,成為生物學和醫(yī)學眾多學科的重要研究手段。近年隨著純化抗原和制備單克隆抗體的廣泛開展以及標記技術(shù)不斷提高,免疫細胞化學的進展更是日新月異,不僅用于許多基本理論的研究,并取得重大突破,而且也用于疾病的早期快速診斷等臨床實際。組織的多肽和蛋白質(zhì)種類繁多,具有抗原性。分離純化人或動物組織某種蛋白質(zhì),作為抗原注入另一種動物體內(nèi),后者即產(chǎn)生相應(yīng)的特異性抗體(免疫球蛋白)。從被免疫動物的血清中提取出該抗體,再以熒光素、酶、鐵蛋白或膠體金標記,用這種標記抗體處理組織切片或細胞,標記抗體即與細胞的相應(yīng)蛋白質(zhì)(抗原)發(fā)生特異性結(jié)合(圖1-4)。常用的熒光素是異硫氰酸熒光素(FITC)和四甲基異硫氰酸羅丹明(TRITC),在熒光顯微鏡下可觀察熒光抗體抗原復(fù)合物(圖1-5)。常用的酶是辣根過氧化物酶(horseradish peroxidase,HRP,從辣根菜中提取的),它的底物是3,3'-二氨基、聯(lián)苯胺(DAB)和H2O2,HRP使DAB氧化形成棕黃色產(chǎn)物,可在光鏡和電鏡下觀察(圖1-6)。鐵蛋白和膠體金標記抗體與抗原的結(jié)合,也可在光鏡和電鏡下觀察(圖1-7)。

圖1-6 大鼠腺垂體免疫組織化學(PAS法)示生長激素細胞× 400

(上海醫(yī)科大趙培林教授供圖)

圖1-7 免疫細胞化學(蛋白A-膠體金法)和原位雜交術(shù)示大鼠垂體

催乳素細胞電鏡像 N催乳素細胞核
↑分泌顆粒內(nèi)顯示金粒

粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(RER)顯示銀粒

(加拿大Douglas醫(yī)院研究中心童毅愛博士贈圖)

  標記抗體民被檢抗原的結(jié)合方式有兩種。一是直接法,即如上述用標記抗體與樣品中的抗原直接結(jié)合(圖1-8)。這種方法操作簡便,但敏感度不及間接法。間接法是將分離的抗體(第一抗體簡稱一抗)再作為抗原免疫另一種動物,制備該抗體(抗原)的抗體(第二抗體簡稱二抗),再以標記物標記二抗。先后以一抗和標記二抗處理樣品,最終形成抗原一抗-標記二抗復(fù)合物(圖1-8)。間接法中的一個抗原分子可通過一抗與多個標記二抗相結(jié)合,因此它的敏感度較高,而且目前國內(nèi)外均有多種標記二抗商品供應(yīng),使用方便。間接法中較常用的是一種稱之為過氧化物酶-抗過氧化物酶復(fù)合物法(peroxidase-antiperoxidase complex method,PAS法),該法除需一抗和二抗外,還需制備HRP標記的抗酶抗體,即以HRP作為抗原免疫動物,制成抗HRP抗體,再以HRP標記該抗體制成由3個酶分子與2個抗酶抗體組成的相當穩(wěn)定的環(huán)形PAP復(fù)合物。標本先后以一抗、二抗和PAP復(fù)合物處理后,再以DAB顯色,即可檢測抗原的分布。此法由于細胞內(nèi)的抗原通過抗體的層層放大而與多個酶分子結(jié)合,因此敏感性很強(圖1-9)。

圖1-8 免疫細胞化學直接法(A)與間接法(B)示意圖

圖1-9 免疫細胞化學PAP法示意圖

  免疫細胞化學術(shù)近10年來又有新進展,如生物素-親合素等新穎試劑的應(yīng)用,為檢測微量抗原、受體、抗體開辟了新途徑。生物素(biotin)又稱維生素H,是從卵黃和肝中提取的一種小分子物質(zhì)(分子量244.31);親合素(avidin)又稱卵白素,是從卵白中提取的一種糖蛋白(分子量68kD)。每個親合素分子有生物素結(jié)合的4個位點,二者可牢固結(jié)合成不可逆的復(fù)合物。生物素-親合素的應(yīng)用大致有三種方法。①標記親合素-生物素法(labelled avidin- biotin method,LAB法):將親合素與標記物(HRP)結(jié)合,一個親合素可結(jié)合多個HRP;將生物素與抗體(一抗與二抗)結(jié)合,一個抗體分子可連接多個生物素分子,抗體的活性不受影響。細胞的抗原(或通過一抗)先與生物素化的抗體結(jié)合,繼而將標記親合素結(jié)合在抗體的生物素上,如此多層放大提高了檢測抗原的敏感性(圖1-10)。②橋連親合素-生物素法(bridged avidin-biotin method,BAB法):先使抗原與生物素化的抗體結(jié)合,再以游離親合素將生物素化的抗體與酶標生物素搭橋連接,也達到多層放大效果(圖1-10)。③親合素-生物素-過氧化物酶復(fù)合物法(avidin-biotin-peroxidase complex method,ABC法);此法是前兩種方法的改進,即先按一定比例將親合素與酶標生物素結(jié)合在一起,形成親合素-生物素-過氧化物酶復(fù)合物(ABC復(fù)合物),標本中的抗原先后與一抗、生物素化二抗、ABC復(fù)合物結(jié)合,最終形成晶格樣結(jié)構(gòu)的復(fù)合體,其中網(wǎng)絡(luò)了大量酶分子,從而大大提高了檢測抗原的靈敏度(圖1-10),F(xiàn)有配制現(xiàn)成的ABC藥盒商品供應(yīng),操作簡便,是目前廣泛應(yīng)用的一種方法。

圖1-10 生物素-親合素免疫細胞化學示意圖

(1)標記親合素-生物素法
(2)橋連親合素-生物素法
(3)親合素-生物素-過氧化物酶復(fù)合物法(ABC法)

 。ㄎ)同位素示蹤術(shù)

  同位素示蹤術(shù)是用放射性核素的射線作用,研究細胞對某種物質(zhì)的吸收、合成、轉(zhuǎn)運和分泌等代謝過程。將放射性核素或其標記物注入動物體內(nèi)或加入細胞培養(yǎng)的培養(yǎng)基內(nèi),細胞攝取該物質(zhì)后,取被檢組織制成切片或細胞涂片?捎蔑@微鏡放射自顯影術(shù)(microau toradiography)檢測該放射性物質(zhì)在細胞內(nèi)的原位分布及其代謝轉(zhuǎn)歸,即將薄層感光乳膠涂在切片或涂片的表面,標本在暗盒內(nèi)保存一定時間后,細胞內(nèi)的放射性核素產(chǎn)生的射線使乳膠中的溴化銀還原為銀粒,經(jīng)顯影和定影后在光鏡下觀察銀粒的分布。β射線能量低,射程短,電離作用強,常用的β射線核素是3H、14C、32P、35S、45Ca、131I。如用3H-胸腺嘧啶核苷研究細胞DNA合成及細胞增殖動態(tài)(圖1-11)。用35S-蛋氨酸研究某些腺細胞分泌物的合成與排泄,用131I-碘化鈉研究甲狀腺素的合成等。還可做標本中的銀粒數(shù)計量或其光密度測定,進行定量分析。另外,也可用液體閃爍計數(shù)器測定分離細胞或其勻漿的放射線強度,進行定量研究。

圖1-11 大鼠肝大部切除后再生過程中增殖期肝細胞

攝取3H標記的胸腺嘧啶核苷放射自顯影像×1000
↑ 增殖期肝細胞核

 。)原位雜交術(shù)

  原位雜交術(shù)(in situ hybridization)是一種核酸分子雜交技術(shù),它是通過檢測細胞內(nèi)mRNA和DNA序列片段,原位研究細胞合成某種多肽或蛋白質(zhì)的基因表達。其基本原理是根據(jù)兩條單鏈核苷酸互補堿基序列專一配對的特點,應(yīng)用已知堿基序列并具有標記物的RNA或DNA片段即核酸探針(probe),與組織切片或細胞內(nèi)的待測核酸(RNA或DNA片段)進行雜交,通過標記物的顯示,在光鏡或電鏡下觀察目的mRNA或DNA的存在與定位。此項技術(shù)需首先制備某種核酸探針,其種類主要有三種:①利用大肝桿菌重組帶有目的基因的質(zhì)粒DNA,制成互補DNA探針(cDNA);②應(yīng)用限制性核酸內(nèi)切酶消化制成線性DNA模板,在體外轉(zhuǎn)錄獲得反意RNA探針(cDNA);③依照待測核酸的核苷酸序列,應(yīng)用DNA合成儀合成寡聚核苷酸探針。cRNA和cDNA的常用標記物有32S、32P、3H等放射性核素和熒光素、生物素、地高辛等非放射性物質(zhì)。組織學應(yīng)用的原位雜交術(shù)主要是染色體原位雜交和細胞原位雜交。前者是研究遺傳基因、抗原基因、受體基因、癌基因等在染色體上的定位與表達;后者是研究細胞某種蛋白質(zhì)的基因轉(zhuǎn)錄物mRNA在胞質(zhì)內(nèi)的定位與表達(圖1-7,1-12)。核酸分子雜交術(shù)有很高的敏感性和特異性,它是免疫細胞化學的基礎(chǔ)上,進一步從分子水平探討細胞功能的表達及其調(diào)節(jié)機制的,已成為當前細胞生物學、分子生物學研究的重要手段。

圖1-12 原位雜交術(shù)光鏡像

A 32P標記胰島素cRNA探針放射自顯影顯示大鼠胰島B細胞內(nèi)胰島素mRNa ×400
B 地高辛-堿性磷酸酶標記胰島素cRNA探針顯示大鼠胰島B細胞內(nèi)胰島素mRNA ×400
C 地高辛-堿性磷酸酶標記心鈉素cRNA探針顯色示體外培養(yǎng)的人胎兒臍靜脈
內(nèi)皮細胞內(nèi)的心鈉素mRNA ×850
第三軍醫(yī)大學蔡文教授供圖)

 。ㄆ)細胞和細胞化學定量術(shù)

  組織和細胞形態(tài)結(jié)構(gòu)及其化學成分的定量研究,是以量的測定及其數(shù)據(jù)變化闡述組織和細胞的生長、分化、代謝和功能的演變以及對環(huán)境因素和致病因素的反應(yīng)。生命科學的研究不斷深入,定量技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛并有所進展。

  1、顯微鏡分光光度定量術(shù)此方法是應(yīng)用顯微分光光度計(microspectrophotometer)測定組織化學和免疫組織化學染色標本的反應(yīng)強弱,進行化成分的定量分析的;驹硎羌毎麅(nèi)某種物質(zhì)的含量不同,其染色反應(yīng)的深淺不一,對一定波長的光吸收也就不同,即某物質(zhì)的消光度與一定厚度和面積內(nèi)的該物質(zhì)濃度成正比。通過光電組合自動控制系統(tǒng)將消光度轉(zhuǎn)換為電信號,即可得出光密度值(O、D值),進行定量分析比較。前述熒光素染色、酶和核酸組織化學染色、多肽和蛋白質(zhì)免疫組化染色、放射自顯影和原位雜交等標本,均可應(yīng)用顯微分光光度計做定量分析。

  2、形態(tài)計量術(shù) 形態(tài)計量術(shù)(morphometry)是運用數(shù)學和統(tǒng)計學原理對組織和細胞進行二維和三維的形態(tài)測量研究,如細胞及其微細結(jié)構(gòu)成分的數(shù)量、體積、表面積、周長等的相對和絕對值的測量,其中三維立體結(jié)構(gòu)的研究又稱體視學(stereology)。機體組織的光鏡結(jié)構(gòu)計量已有不少有意義的資料,如人和動物的肺泡數(shù)量和表面積,腎小體的數(shù)量和體積比,肝細胞的體積和數(shù)量,胰島的數(shù)量及各類細胞的數(shù)量比,腺垂體各種內(nèi)分泌細胞的數(shù)量比等。通過組織切片或照片(光鏡和電鏡)平面圖像的測量,推算其立體結(jié)構(gòu)數(shù)值,傳統(tǒng)方法是將測試系統(tǒng)(點、線、方格等)投影或覆蓋在切片上或照片上,把若干樣品的平面測量數(shù)據(jù)按數(shù)學公式推算出其立體數(shù)值。目前已廣泛應(yīng)用圖像分析儀(image analyzer)進行形態(tài)計量研究,該儀器也是光學、電子學和計算機高技術(shù)產(chǎn)品,它是將切片或照片圖像通過攝像機顯示于監(jiān)示器屏幕上,并根據(jù)不同結(jié)構(gòu)的顏色深淺(灰度)及各像點的大小位置,快速準確地得出所需的各種形態(tài)數(shù)據(jù)。組織化學和免疫組織化學染色標本,也可應(yīng)用圖像分析儀測定其光密度值,進行定量分析。

  3、流式細胞術(shù) 流式細胞術(shù)(flow cytometry,FCM)是近年建立的細胞分類和定量研究技術(shù),它是應(yīng)用流式細胞儀(或稱熒光激活細胞分類器,fluroescent activated cell sorter)對單個細胞生物化學和生物物理特性進行快速定量測定的。工作原理是先分離被檢細胞制成懸液,并作熒光染色或標記,使單細胞液流快速通過該儀器的激光器照射分析區(qū),被檢細胞產(chǎn)生的不同熒光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娒}沖,分別輸入計算機內(nèi)貯存,并顯示于示波器屏幕上,即可獲得該細胞群體中不同類型細胞的有關(guān)數(shù)據(jù),如不同細胞的數(shù)量、熒光強度以及細胞體積、表面積和內(nèi)部結(jié)構(gòu)等參數(shù);還可使細胞附有不同電荷,分類收集各種細胞,該技術(shù)的特點是速度快,精確性高,靈敏度大,已成為一種重要手段廣泛用于細胞動力學、遺傳學、免疫學、腫瘤學等的研究。如細胞DNA,RNA或某種蛋白質(zhì)的含量分析,單個染色體DNA含量及分選,淋巴細胞膜抗原或受體的分析及細胞亞群分選,雜交細胞等的分選等,也用于腫瘤臨床診斷及療效和預(yù)后的分析等。

 。ò)電子顯微鏡術(shù)

  1、透射電鏡術(shù) 透射電鏡(transmission electron microscope,TEM)是以電子束穿透樣品(組織的超薄切片),經(jīng)聚合放大后,顯像于熒光屏上進行觀察和攝片的。電鏡的放大倍數(shù)的分辨率比光鏡大得多,放大倍數(shù)為幾萬至幾十萬倍,分辨率可達0.2nm。標本制備較光鏡的更嚴格,新鮮組織切成小塊(lmm3),用戊二醛,多聚甲醛、四氧化鋨等固定,樹脂包埋,以超薄切片機切成厚50~80nm的超薄切片,經(jīng)醋酸鈾和檸檬酸鉛等重金屬電子染色后,置于電鏡下觀察,標本在熒光屏上呈黑白反差的結(jié)構(gòu)影像。被重金屬浸染呈黑色的結(jié)構(gòu),稱電子密度高(electron-dense);反之,淺染的部分稱電子密度低(electron-lucent),這種染色稱正染色(positive staining)。若被染結(jié)構(gòu)著色淺淡,而其周圍部分染成黑,是稱為負染色(negative stainning)。透射電鏡的電子槍加速電壓50~100kV,電子束穿透力低,近年制成加速電壓500kV以上的超高壓電鏡,電子束穿透力很強,可觀察0.5~10μm厚的切片,可觀察細胞內(nèi)骨架等的立體超微結(jié)構(gòu)。應(yīng)用電鏡觀察細胞化學染色標本,稱電鏡細胞化學術(shù)(electron microscope cytochemistry);電鏡觀察免疫細胞化學染色標本,稱免疫電鏡術(shù)(immunoelectron microscopy);電鏡與放射自顯影結(jié)合的方法稱電鏡放射自顯影術(shù)(electron microscope autoradiography)。

  2、掃描電鏡術(shù) 掃描電鏡(scanning electron microscope,SEM)是用于觀察組織表面的立體結(jié)構(gòu)的。組織塊經(jīng)固定后,置于真空鍍膜儀內(nèi)于燥,在標本表面先后噴鍍一層碳膜和合金膜,即可置于鏡下觀察。掃描電鏡的景深長,樣品表面的金屬膜可提高其導(dǎo)電性和圖像反差,在熒光屏上掃描成像,呈現(xiàn)富有立體感的表面圖像,如細胞表面的突起、微絨毛、纖毛及細胞的分泌與吞噬行為等(圖1-13)。

圖1-13大鼠分離肝巨噬細胞粘著吞噬羊紅細胞掃描電鏡像

M肝巨噬細胞,R羊紅細胞

圖1-14 冷凍蝕刻標本制備示意圖

圖1-15 細胞單位膜從中間層劈開示意圖

  3、冷凍蝕刻復(fù)型術(shù)和冷凍割斷術(shù)

  冷凍蝕刻復(fù)型術(shù)(tfeeze etch replica):是在透射電鏡下觀察組織或細胞斷裂面的金屬復(fù)制膜,顯示細胞微細結(jié)構(gòu)的立體影像。組織塊先經(jīng)甘油生理鹽水處理(防止形成冰晶)后投入液氮快速冷凍,在低溫下用鋼刀將樣品劈開,形成凹凸不平的斷裂面:-100℃真空下使斷裂面的冰晶升華,暴露不平整表面;在斷裂面上先后噴鍍一層合金膜和碳膜,用次氯酸等組織腐蝕掉;將反差的凸凹不平的金屬復(fù)型膜置于鏡下觀察(圖1-14)。此項技術(shù)尤適用研究生物膜的內(nèi)部結(jié)構(gòu),如從單位膜的脂質(zhì)分子疏水端劈開(圖1-15),經(jīng)蝕刻鍍膜,鏡下可見質(zhì)膜斷裂面復(fù)型膜結(jié)構(gòu)狀態(tài)(圖1-16),其凹凸影像恰與實物相反。

圖1-16小鼠腎近曲小管微絨毛冷凍蝕刻復(fù)型電鏡像 ×38300
MV微絨毛 E E面,P P面(白求恩醫(yī)科大學尹昕、朱秀雄教授供圖)

  冷凍割斷術(shù)(freeze cracking):是將固定組織包埋在樹脂內(nèi),低溫下割斷,斷面噴鍍合金,在掃描電鏡下觀察斷面的立體構(gòu)型。該技術(shù)適于研究組織內(nèi)部微細結(jié)構(gòu)的相互關(guān)系,如肝細胞與肝血竇和膽小管的關(guān)系,腎小體的腎小囊與血管球的關(guān)系等(圖1-17)。

圖1-17 大鼠腎冷凍割斷掃描電鏡示腎小體
R腎小囊外表面,G血管球,T腎小管
(白求恩醫(yī)科大學尹昕、朱秀雄教授供圖)

  4、電鏡X-射線顯微分析術(shù)X-射線顯微分析術(shù)(X-ray microanalysis)是研究細胞和組織內(nèi)元素的種類、分布和含量的新技術(shù)。它是利用高速電子束轟擊電鏡內(nèi)生物標本的微小區(qū)域,使該區(qū)所含的元素發(fā)射了一定波長的X-射線,通過檢測器對X-射線進行波譜或能譜分析,即可測定微區(qū)內(nèi)元素的性質(zhì)、含量和分布。如測定細胞內(nèi)Na、K、Ca、Fe、P、Cl等及某些微量元素的含量和分布變化,探討各種元素與細胞生理和病理的關(guān)系。

  (九)組織培養(yǎng)術(shù)

  前述幾種方法都是取人體或在體(in vivo)實驗動物的組織,經(jīng)固定等處理后,對已死亡的組織進行觀察研究的。組織培養(yǎng)(tissue culture)或稱體外實驗(in vitro)則是取活組織或活細胞在體外適宜的環(huán)境中培養(yǎng)成活,進行實驗研究。細胞在體外生存必須具有近似體內(nèi)的生存條件,如充足營養(yǎng)供應(yīng),合理的O2與CO2比例,必要的電解質(zhì)和適宜的滲透壓,pH值、溫度和濕度等,還需防止微生物污染。組織培養(yǎng)的特點在于可用研究各種理化因子(溫度、激素、藥物、毒物等)對活細胞的直接影響,并能觀察記錄(攝影、錄像)。組織培養(yǎng)與前述方法結(jié)合應(yīng)用,可研究某種因素對細胞增殖、分化、代謝、運動、吞噬、分泌等影響和調(diào)節(jié)的動態(tài)過程,以及細胞病變、癌變和逆轉(zhuǎn)等機理,獲得在體實驗難達到的研究目的。

  組織培養(yǎng)用液為平衡鹽水及血清(小牛血清、胎盤血清等),羊水、腹水、組織浸出液等天然培養(yǎng)基(natural medium)。天然培養(yǎng)基成分復(fù)雜,且不穩(wěn)定。目前廣泛應(yīng)用人工合成培養(yǎng)基(synthetic medium)現(xiàn)有多種商品供應(yīng),使用方便,但常仍需補充部分血清等。若僅用合成培養(yǎng)基和已制備好的幾種必須因子與激素,稱此為無血清培養(yǎng)基(serum-free medium),其成分和含量均是已知的,可精細研究某種因子對細胞的生物效應(yīng)。

  組織培養(yǎng)的方法甚多,常用容器有凹玻片、培養(yǎng)皿、培養(yǎng)瓶、培養(yǎng)板、流動小室等。取組織塊貼于瓶底進行培養(yǎng),可觀察從組織塊生長遷移出的細胞。取胚胎某器官原基或器官的一部分進行培養(yǎng),稱器官培養(yǎng)(organ culture)。更精細的方法是分離和純化組織中的某種細胞,使之貼附在瓶底形成單層細胞(圖1-18),稱此為細胞培養(yǎng)(cell culture)。首次培養(yǎng)的細胞,稱原代培養(yǎng)(primary cultrue;細胞增殖而密集再傳代培養(yǎng),稱傳代培養(yǎng)(subculture)。經(jīng)長期培養(yǎng)而成的細胞群體,稱細胞系(cell line);用細胞克。╟ell clone)或單細胞培養(yǎng)而建成的某種純細胞群體,稱細胞株(cell strain)。它們均可在液氮內(nèi)長期凍存,供隨時應(yīng)用。現(xiàn)已建成多種腫瘤細胞株,廣泛用于實驗研究。

圖1-18 體外培養(yǎng)的上皮細胞在相差顯微鏡下的圖像(北京腫瘤研究所鄂征教授供圖)

 。ㄊ)細胞融合術(shù)

  2個或2個以上的細胞融合成為一個細胞,稱為細胞融合(cell fusion)。正常人體內(nèi)也有細胞融合現(xiàn)象,如兩性生殖細胞結(jié)合而成受精卵,多個巨噬細胞融合成一個體積很大的多核異物巨細胞。體外用人工方法使兩種細胞融合,制成一種新品系的雜交細胞(hybrid cell),篩選出的此種雜交細胞有很強的生命力,增殖也很旺盛。常用的細胞融合誘導(dǎo)物是仙臺病毒(Sendai virus)和聚乙烯二醇(polythyleneglycol,PEG)。細胞融合術(shù)是細胞遺傳術(shù)、細胞免疫學、病毒學、腫瘤學等研究的一種重要手段,如將受抗原刺激后的小鼠脾淋巴細胞分離出來,與已建立的小鼠骨髓瘤(漿細胞瘤)細胞融合,篩選出的雜交瘤細胞可長期存活和增殖,成為制備單克隆抗體的細胞株。

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