Методы исследования химического состава и метаболизма клеток и тканей.

Для изучения химического состава биологических структур — локали-зации веществ, их концентрации и динамики в процессах метаболизма при-меняют специальные методы исследования.

Цито- и гистохимические методы. Эти методы позволяют выявлять локализацию различных химических веществ в структурах клеток, тканей и органов — ДНК, РНК, белков, углеводов, липидов, аминокислот, минераль-ных веществ, витаминов, активность ферментов. Эти методы основаны на специфичности реакции между химическим реактивом и субстратом, вхо-дящим в состав клеточных и тканевых структур, и окрашивании продуктов химических реакций. Для повышения специфичности реакции часто при-меняют ферментативный контроль. Например, для выявления в клетках ри-бонуклеиновой кислоты (РНК) часто используют галлоцианин — краситель с основными свойствами, а наличие РНК подтверждают контрольной обра-боткой рибонуклеазой, расщепляющей РНК. Галлоцианин окрашивает РНК в сине-фиолетовый цвет. Если срез предварительно обработать рибонуклеазой, а затем окрасить галлоцианином, то отсутствие окрашивания подтверждает наличие в структуре рибонуклеиновой кислоты. Описание многочисленных цито- и гистохимических методов дается в специальных руководствах.
В последние годы сочетание гистохимических методов с методом элек-тронной микроскопии привело к развитию нового перспективного направ-ления — электронной гистохимии. Этот метод позволяет изучать ло-кализацию различных химических веществ не только на клеточном, но и на субклеточном и молекулярном уровнях.

Для изучения макромолекул клеток используют очень чувствительные методы с применением радиоактивных изотопов и антител, позволяющие обнаружить даже небольшое содержание молекул (менее 1000).

Радиоактивные изотопы при распаде ядра испускают заряженные частицы (электроны) или излучение (например, гамма-лучи), которые можно зарегистрировать в специальных приборах. Радиоактивные изотопы исполь-зуют в методе радио автографии. Например, с помощью радиоизотопов 3Н-тимидина исследуют ДНК ядра, с помощью 3Н-уридина — РНК.

Метод радиоавтографии. Этот метод дает возможность наиболее полно изучить обмен веществ в разных структурах. В основе метода лежит исполь-зование радиоактивных элементов (например, фосфора — 32Р, углерода — 14С, серы — 35S, водорода — 3Н) или меченных ими соединений. Радиоак-тивные вещества в гистологических срезах обнаруживают с помощью фото-эмульсии, которую наносят на препарат и затем проявляют. В участках пре-парата, где фотоэмульсия соприкасается с радиоактивным веществом, про-исходит фотореакция, в результате которой образуются засвеченные участки (треки). Этим методом можно определять, например, скорость включения меченых аминокислот в белки, образование нуклеиновых кислот, обмен йода в клетках щитовидной железы и др.

Методы иммунофлюоресцентного анализа. Применение антител. Антитела — защитные белки, вырабатываемые плазмоцитами (производными В-лимфоцитов) в ответ на действие чужеродных веществ (антигенов). Ко-личество различных форм антител достигает миллиона. Каждое антитело имеет участки для «узнавания» молекул, вызвавших синтез этого антитела. В связи с высокой специфичностью антител в отношении антигенов они могут быть использованы для выявления любых белков клетки. Для вьывления локализации белков антитела окрашивают флюоресцирующими красителями, а затем клетки изучают с помощью флюоресцентной микроскопии. Антитела можно использовать также для изучения антигенов на ультраструктурном уровне с помощью электронного микроскопа. Для этого антитела метят электронно-плотными частицами (микросферы коллоидного золота). Для усиления специфичности реакции применяют моноклональные антитела, образуемые линией клеток, — клонами, полученной методом гибридом из одной клетки. Метод гибридом позволяет получать моноклональные антитела с одинаковой специфичностью и в неограниченных количествах.

Методы иммунофлюоресцентного анализа широко и эффективно ис-пользуются в современной гистологии. Эти методы применяются для изуче-ния процессов дифференцировки клеток, вьывления в них специфических химических соединений и структур. Они основаны на реакциях антиген — антитело. Каждая клетка организма имеет специфический антигенный состав, который главным образом определяется белками. Продукты реакции можно окрашивать и выявлять в люминесцентном микроскопе, например выявление актина и тубулина в клетке с помощью метода иммунофлюоресцентного анализа (см. главу IV).

Современные методы исследований позволяют проводить анализ хими-ческого состава различных структурных компонентов клеток, как фиксиро-ванных, так и живых. Изучение отдельных внутриклеточных структур стало возможным после разработки технологий фракционирования клеточного содержимого.