上篇组织学
　　**章组织学绪论
　　一、组织学的定义和定位
　　组织学（histology）是研究机体正常微细结构及其功能的科学。这门学科需要借用显微镜观察细胞、组织和器官的形态结构，故又称显微解剖学。
　　细胞（cell）是一切生物体结构的基本单位。以它为单位构建了机体，每种细胞具有一定的形态和功能特征。组织（tissue）由形态相似和功能相关的细胞及细胞间质组成。细胞间质由细胞产生，存在于细胞之间，故又称细胞外基质（extracellular matrix），包括纤维、基质和体液成分（组织液、血桨、淋巴等），构成了细胞活动的微环境，对细胞具有支持、保护、营养和功能影响等作用。人体组织可归类为上皮组织、结缔组织、肌组织和神经组织等4种基本组织。每种组织在机体内分布有一定的规律，表现出一定的结构特点，并执行一定的功能（附表7）。器官（organ）由基本组织按一定规律有机排列组合，构成形态与功能相对*立的结构，例如大脑、心、肝、肾上腺等。每种器官在机体内执行特定的功能。系统（system）是由结构上连续或功能上相关的多个器官有机组合而成，如人体有神经、循环、免疫、内分泌、消化、呼吸、泌尿、生殖等系统，完成连续的生理活动。这些细胞和四种人体基本组织的基本结构，以及系统和器官的正常微细结构及相关功能，就是组织学研究的内容。
　　随着当今组织学的研究已深入到分子水平，使人们对机体的认识，从分子、亚细胞、细胞、组织、器官和系统等多个层面去了解。这些不同层面的结构既相对*立，执行一定的生理功能；又彼此影响、相互依存，共同构成复杂的机体；在神经、内分泌和免疫系统的协调下，有条不紊地完成着各种生命活动。
　　组织学（显微解剖学）和宏观水平上研究系统与器官的解剖学一样，都属于生物医学中的形态学科范畴，通过这些不同层次的学习达到全面了解机体的正常形态结构及相关功能；同样，组织学和解剖学、生理学、生物化学都研究的是正常机体，是医学中重要的基础学科之一(主干课程），它为后续课程的学习打下坚实的基础。*先，形态结构决定相应功能，只有透彻地了解机体结构，才能深入阐明其功能，所以组织学的发展促进了生理学和生物化学等学科的进步；其次，组织学是病理学的基础，没有正常的组织学结构作参照，就无法判断病理学中形态结构的变化；*后，组织学与临床各学科都有着密切的联系，人体患病时，会表现出正常结构或功能活动的异常或障碍，只有掌握正常的组织学结构，才能更好地理解疾病发生与发展的规律。另外，现代组织学的不断发展，已从显微结构深入到亚显微结构、超微结构或分子结构，并与分子生物学、细胞生物学、生物化学、神经生物学、免疫学、生殖医学等学科交叉渗透、相互促进。最后，现代医学研究的热点，如细胞增殖、分化、衰老和凋亡的调控，细胞突变、癌变及其逆转，细胞识别与细胞通信，组织工程构建等都与组织学有密切的联系。
　　总之，作为一名医学生，只有掌握了人体微细结构和相关功能等基本知识，才能为进一步学好其他医学基础课和专业课打下基础。
　　二、组织学的发展简史
　　由于组织学是在显微镜下研究机体的微细结构，所以它的发展与显微镜等技术的进步密不可分。1665年英国人胡克（Hooke）用自制的简单显微镜，观察了软木塞的切片，并将蜂房状的空腔结构，*次命名为细胞。随着显微镜制造业的发展及切片技术和染色方法的建立与改进，人们对机体的结构认识也不断深入。1801年法国人比沙（Bichat）提出“组织”这一新概念，将人体分为21种组织，并认为各种组织构成了器官。德国人迈尔（Mayer）用显微镜观察机体组织，于1819年归纳了8种组织，创用“组织学（histology）”一词。1838年和1839年，德国人施来登（Schleiden）和施万（Schwann）分别提出植物和动物都是以细胞为结构、功能和发育的单位，新的细胞也是由原有细胞产生，建立了“细胞学说”。1856年德国病理学家魏尔肖（Virchow）提出机体的一切病理表现都是基于细胞的损伤等理论，对“细胞学说”作了重要的补充和完善。因此“细胞学说”的建立揭开了机体结构的奥秘，同时推动了组织学的**次大发展，也使组织学发展为一门*立而系统的学科。
　　由于原来光学显微镜分辨率的极限，使组织学研究只能停留在显微结构水平上。1932年德国人卢斯卡（Ruska）和科诺尔（Knoll）发明了电子显微镜，使其分辨率达到光镜的1000倍，放大率可达到数十万倍，同时标本制备和超薄切片技术的发展，使人们对机体微观世界有了一定的认识，开始进入了超微结构水平。组织学的研究从细胞层面飞跃到亚细胞层面，所以说电子显微镜的发明极大地推动了组织学的第二次飞跃发展。
　　20世纪以来的百年，除电子显微镜的出现外，新发明的仪器设备不断投入使用，如图像分析仪、流式细胞仪、激光扫描共聚焦显微镜、高分辨率显微镜等，使组织学的研究进入到可动态地微量测定和观察；同时新的样本处理技术不断涌现，如特殊染色、组织化学技术、免疫组织化学技术、杂交组织化学技术、锚定PCR、原位PCR、显微图像分析技术等，使人们能在组织原位了解某种化学成分（多糖、蛋白质、核酸等）的定位、定性和定量信息，使组织学的研究进入了分子层面。另外，以细胞工程（如iPS）和基因工程（如CRISPR/Cas9）为主体的生物工程是当今生命科学研究中*受人们关注的热点话题。组织工程的体外构建机体组织或器官，移植修复体内损坏的组织器官，*次为组织学直接应用于临床治疗提供了广阔前景。
　　我国组织学的发展始于20世纪初，老一辈组织学家如汤尔和（1879～1940）编译了*早中文版《组织学》，并起草《解剖条例》获法令颁布，马文昭教授（1886～1965）在卵磷脂方面的工作，鲍鉴清教授（1893～1982）在细胞培养及电镜应用等方面的工作，范承杰（1895～1986）是我国老一辈女性组织学家，从事普鲁卡因对神经组织的影响研究，王有琪教授（1899～1995）在脑组织学及胚胎发育方面的工作，童第周（1902～1979）、叶毓芬(1906～1976）开创了中国“克隆”技术之先河，张作干教授（1907～1969）在组织化学方面的工作，郑国章教授（1920～1979）在神经组织方面的工作，成令忠教授（1931～2003）在肝微细结构及功能方面的工作，都有杰出的贡献。
　　三、组织学常用的研究方法与技术
　　(一）光学显微镜及标本制作技术
　　光学显微镜（light microscope，简称光镜，LM）是利用光学放大成像的原理，观察机体微细结构，为组织学*基本的研究工具。光镜所观察的机体微细结构称显微结构（microscopic structure），普通光镜的分辨率约为0.2pm，常用的计量单位为微米（-）。普通光学显微镜通常利用自然光源或人工光源观察切片等标本。作为光镜观察的标本须经过技术处理才能较好地显示微细结构，根据研究目的不同，发明了众多标本处理技术。组织学**的标本制作技术为石醋切片法（paraffin sectioning）和苏木精-伊红染色法（hematoxylin-eosin staining，简称HE染色法），简述如下。
　　为保证镜下所观察的组织具有取材前的微细结构，需将标本放入固定液中固定(fixation）;然后经脱水（dehydration）、透明（clearing）和石蜡包埋（embedding），制成具有一定硬度的组织蜡块；在切片机上切片（section），厚度5～10pm;贴于载玻片上，脱蜡后染色，以提高微细结构的反差；*后封片保存。细胞核被苏木精染成紫蓝色，细胞质和细胞间质被伊红染成粉红色（图1-1）。凡与碱性染料（苏木精等）有较强亲和力的结构特性，称嗜碱性（basophilia）；凡与酸性染料（伊红等）有较强亲和力的结构特性，称嗜酸性（acidophilia）；凡与碱性和酸性染料都缺乏亲和力的结构特性称中性（neutrophilia）。
　　除石蜡切片法外，也可经冰冻切片等其他切片方法切片；还可直接取坚硬标本（骨或牙齿等）磨薄成磨片，或取柔软组织（疏松结缔组织或肠系膜等）铺在载玻片上制成铺片，或取液体成分（血液、骨髓或脱落细胞等）涂在载玻片上制成涂片；然后固定染色，在光镜下观察。同样，品种繁多的染料染色特点各不相同，为生物标本的染色提供了选择，通过长期摸索逐步形成了特殊染色技术，能较好地显示标本中的不同特定结构和成分。其中，可用银染法进行染色（图1-2），如果直接使硝酸银还原呈棕黑色的结构特性，称亲银性（argentaffin）;而需加人还原剂后才能显色的结构特性，称嗜银性（argyrophilia）。经甲苯胺蓝（toluidine blue）等碱性染料染色后不显蓝色（染料本身颜色）而呈现其他颜色，如紫红色的结构特性，称异染性（metachromasia）(图1-3）。
　　除普通光学显微镜外，还有一些特殊用途的显微镜，如：
　荧光显微镜（fluorescencemicroscope）用紫外线代替普通光源，激发组织或细胞内含有的荧光物质发出荧光（光致发光现象），显示普通光镜不能检出的物质。标本中的荧光物质可以是结构本身存在的，如维生素A等；也可以是通过荧光染料作用后产生的荧光，如吖啶橙与DNA结合在荧光显微镜下呈黄色或黄绿色荧光。
　　相差显微镜（phasecontrastmicroscope）将肉眼无法分辨的样品本身的相位差，转变为能够观察到的与光强变化相联系的图像，适用于观察体外培养的活细胞形态结构、分裂增殖、迁移运动以及染色标本中未染上颜色的微细结构等。
　激光扫描共聚焦显微镜（laserscanning confocal microscope，简称LSCM）是20世纪80年代正式投人使用的髙光敏度、髙分辨率的新型生物学仪器。它结合激光技术、荧光显微镜技术和光学共聚焦原理，采用点照明和点探测成像方式，获得了比采用宽视野的普通荧光显微镜更优异的成像效果。可以对较厚的组织标本进行连续断层扫描，经计算机处理重建三维图像；
　　也可对活细胞进行连续观察，了解细胞内微细结构变化，包括能被荧光标记的各种物质的变化，如受体、酶等分子及膜电位、钙离子等。结合激光共聚焦显微镜及双光子激发技术而出现的双光子显微镜（two-photon microscopy）能极大提高显微镜的探测深度，降低图像噪声，增强图像立体感。
　荧光寿命成像（fluorescencelifetime imaging，FLIM）将荧光寿命测量与成像相结合，提供关于荧光分子空间分布的信息和有关其生化状态或纳米环境的信息，从而实现活细胞内生化定量。荧光共振能量转移（fluorescence resonance energy transfer，FRET）可通过灵敏的荧光读数来探测分子间的相互作用。这能让研究人员在体外和体内研究分子相互作用。
　　超高分辨率显微镜（super-resolution microscope）于21世纪初研制成功并投人应用。它的成像原理完全突破了前一个多世纪光学显微镜的分辨率具有极限，且该极限与光源的波长有关的理论。目前超高分辨率显微镜的成像原理有受激发射损耗显微术（stimulated emission depletion，STED）、光激活定位显微成像（photo activation localization microscopic imaging，PALM）荧光激活定位显微成像（fluorescence PALM，FPALM）和随机光学重构显微术(stochastic optical reconstruction microscopy，STORM）等几种模式，同时需要荧光探针与光控开关控制的蛋白质来成像。利用超高分辨率显微镜，人们能在纳米水平上观察细胞内部，如特定细胞器内蛋白质、细胞桥粒、细胞膜蛋白质簇、DNA分子和DNA-蛋白质复合体分子等大分子物质的变化，证实构成生命体的最基本材料--分子的组合过程。