Historia Patomorfologii

ZARYS HISTORII BADAŃ PATOMORFOLOGICZNYCH

Anatomia patologiczna jako nauka wydzieliła się z anatomii i histologii w wiekach XVIII-XIX, lecz źródeł tej specjalności należy szukać wiele lat wcześniej. I choć zawsze się da wyprowadzić pewne elementy z medycyny starożytnej, to jednak logika czasów nowożytnych nakazuje szukać początków w okresie Odrodzenia, kiedy to „experimentum et ratio” (doświadczenie i rozum) zaczęły dominować nad dogmatami. W tym okresie, szczególnie we Włoszech daje się zauważyć szczególne zainteresowanie anatomią człowieka, chęcią dokładnego poznania budowy i funkcji. W szkołach oprócz tradycyjnego nauczania dzieł Galena i Hipokratesa, coraz więcej uwagi poświęcano przedmiotom praktycznym, botanice lekarskiej, ale przede wszystkim anatomii. Szczególną pozycję w medycynie średniowiecznej zajmował GALEN, którego opisy anatomiczne ciała ludzkiego i chorób traktowane były jako dogmat, choć budziły coraz więcej wątpliwości. Szczególnie poddawano w wątpliwość, czy Galen opisywał anatomię ciała ludzkiego, czy zwierząt, w tym przede wszystkim małp. Prawo zgody na sekcje zwłok przysługujące dotąd papieżowi i cesarzowi, zaczęły wydawać lokalne władze kościelne i świeckie, a w uniwersytetach zaczęto tworzyć teatry anatomiczne.

                               

Pierwszy powstał w Padwie w roku 1490, a następne w Montpellier (1551) i w Bazylei. W teatrach wykonywano przede wszystkim sekcje złoczyńców po wykonanych wyrokach śmierci.

 

Wielkie zainteresowanie anatomią przejawiali nie tylko lekarze, lecz i artyści. Obok Leonarda da Vinci, który wspólnie z anatomem, profesorem z Pawii, Marcantonio della Torre przygotowywał podręcznik anatomii (do dziś zachowany jedynie we fragmentach), prawdziwej rewolucji w dziedzinie ilustracji anatomicznych dokonali Andreas Verocchio, Andreas Montegna, Albrecht Durer, którzy z zamiłowaniem studiowali medycynę. Jednocześnie Michał Anioł i Veronese byli uczniami lekarza Realda Colombo. Jest to okres największego rozkwitu anatomii, kiedy odkryto lub opisano wiele narządów. Nowe odkrycia, podobnie do geograficznych otrzymywały nazwy po odkrywcach (np. trąbka Eustachiusza, trąbka Fallopia – jajowód, czy przewód tętniczy Botalla.

Największym anatomem tego okresu jest bez wątpienia ANDREAS VESALIUS z Brukseli (1514-1564), uważany za ojca nowoczesnej anatomii.
Początkowo studiował i pracował we Francji, lecz szybko przeniósł się do Republiki Weneckiej, w której wolno było bez ograniczeń wykonywać sekcje zwłok. Tam też Vesalius prawdopodobnie doszedł do wniosku, że opisy anatomiczne Galena, na których opierała się cała dotychczasowa medycyna, dotyczyła anatomii zwierząt, a w szczególności małp. To obrazoburcze jak na ówczesne czasy stwierdzenie spowodowało falę krytyki i konieczność opuszczenia Republiki. Po wędrówce po wielu miastach został nadwornym lekarzem królów hiszpańskich. Zmarł w trakcie pielgrzymki do Palestyny w 1564 roku. Jego największym dziełem było „De humani corporis fabrica” (1543), traktat anatomiczny obejmujący w 7 księgach ok. 700 stronic opisów i rycin. Wiek XVI nazywano słusznie w dziejach medycyny stuleciem anatomów – liczbę uczniów Vesaliusa oceniana jest na 500, a jego wybitnych rówieśników zasłużonych dla medycyny na kilkudziesięciu. Szkoły anatomiczne powstawały w całej Europie, co stosunkowo łatwo prześledzić obserwując szkoły malarskie – obok słynnego obrazu Rembrandta „Lekcja anatomii doktora Tulpa” wielu innych malarzy, często na zamówienie bogatych lekarzy tworzyło dzieła o podobnej tematyce.

Na obrazach tych przedstawiali znanych lekarzy, przy zwłokach w czasie sekcji, w odpowiednio uformowanym otoczeniu kolegów i uczniów. Wymienić tu można „Anatomię doktora Egbertsa” wykonaną przez Pietersa i de Keysera, „Anatomię doktora Ruysa” Van Nycka, czy podobnej treści obrazy de Mana, Campera, Jansona, Eliasa, Troosta i wielu innych.

Wiek XV to okres rozwoju reformacji, wyzwalania się szkolnictwa spod wpływów kościoła katolickiego. I tak jak szkoły klasztorne stały się bardzo konserwatywne i bliskie tradycji średniowiecznej szkoły łacińskiej, tak gimnazja protestanckie stały się miejscem nauczania w językach narodowych, oraz kładły nacisk na przedmioty praktyczne. Gimnazja o bardzo wysokim poziomie nauczania nosiły nazwę gimnazjów akademickich i wykładały między innymi i medycynę. Wśród najsławniejszych znajdowało się gdańskie gimnazjum akademickie, które dzięki utworzonej w 1611 r. katedrze medycyny odegrało znaczącą rolę w rozwijaniu nauk medycznych na ziemiach polskich. Tu zapoczątkowano nauczanie anatomii, a wychowanek padewskiej uczelni Joachim Oelhafius (1570-1630) dokonał w 1613 r. pierwszej w Europie Środkowej publicznej sekcji zwłok.

Wiek XVI i XVII to era wielkich odkryć naukowych oraz postępu technicznego. Różnorodne wynalazki i przyrządy pozwalały na coraz bardziej precyzyjną obserwację przyrody. Między innymi coraz większa precyzja w wykonywaniu soczewek do okularów doprowadziła do skonstruowania mikroskopu i teleskopu. Około 1610 r. Galileusz skonstruował teleskop i prymitywny mikroskop. W tym samym czasie powstał również prymitywny mikroskop w Holandii. Sama nazwa mikroskopu powstała w 1614 r. a twórcą jej był grecki uczony Demiscianos.

Jednak właściwymi wynalazcami mikroskopu byli pod koniec XVI wieku optyk holenderski Jan Jenssen i jego synowie Zachariasz i Franciszek, a budowę i sposób posługiwania się nim opisał angielski fizyk i biolog Robert Hooke (1635-1703).

Ale dopiero szlifierz z Delft w Holandii, Antoni Leeuvenhoek (1632-1703) stworzył pierwszy mikroskop jako przyrząd badawczy (zdjęcie przedstawia orginalny mikroskop Loevenhook�a). W czasie życia skonstruował około 200 mikroskopów, które osiągnęły powiększenia do 240 razy! Leevenhoek opisał w sposób nieco naiwny wszystko to, co widział: systemy kanalików w kościach, mózg muchy, żądła pcheł, drobne żyjątka w kropli wody, ciałka krwi, plemniki, poprzeczne prążkowanie mięśni itp. Od tej chwili stale wzrastała liczba uczonych wykorzystujących mikroskop do obserwacji tkanek. Ale przełomem w tych obserwacjach były również odkrycia z zakresu fizjologii, w tym przede wszystkim krążenia.
WILLIAM HARVEY (1578-1657) był profesorem anatomii i chirurgii, a także lekarzem nadwornym króla angielskiego, lecz do historii medycyny przeszedł jako odkrywca krążenia krwi w ustroju. to on objaśnił działanie serca jako pompy mięśniowej, opisał dokładnie fazy skurczu i rozkurczu, oraz zasady krążenia krwi. Jako lekarz praktyk poznał Harvey konieczność porównania obserwacji klinicznych z dalszymi badaniami zwłok na sekcji po śmierci chorego, gdyż „badanie ciała po śmierci na skutek choroby jest ważniejsze dla medycyny niż sekcje dziesiątków zwłok zwykłych wisielców”. Pod koniec życia ogłosił on jeszcze jedno dzieło, którym zapisał się w historii medycyny (Exercitiationes de generatione animalium). Ale nie dzieło było epokowe, co zdanie „Omne vivum ex ovo” (wszystko co żywe z jaja poczęte) stanowiące początek nauki zwanej embriologią.
Uzupełnieniem ważnego ogniwa w układzie krążenia było odkrycie naczyń włosowatych przez Marcello Malpighi (1628-1694), który obserwował pod mikroskopem przepływ krwi przez naczynia włosowate krezki żaby, jak również czerwone ciałka krwi oraz kłębuszki nerkowe (kłębki Malpighiego), strukturę śledziony i budowę skóry (stratum Malpighi). Dzięki licznym odkryciom jest uważany za twórcę nowoczesnej histologii.
Lecz choć nigdy nie uda się jednoznacznie przesądzić, kto z poprzedników jest twórcą nowoczesnej patomorfologii, to na pewno jednym z nich był GIOVANNI BATTISTA MORGAGNI (1682-1771), którego naukowy sposób interpretacji obrazu makroskopowego w kontekście danych klinicznych jest niezwykle trafny. Był on profesorem uniwersytetu w Padwie przez 56 lat, podczas których wykonał niepoliczalną liczbę badań anatomicznych, które wiązał z objawami klinicznymi występującymi przed śmiercią chorego. Jego książka ” De sedibus, et causis morborum per anatomem indigatis” opublikowana w 1761 roku składa się z listów do nieznanego przyjaciela i przynosi opis około 700 obserwacji pacjentów przed śmiercią, jak również drobiazgowy opis stanu ich narządów w badaniu autopsyjnym. Morgagni jako pierwszy wprowadził koncepcję „anatomicznego” ujmowania zjawisk chorobowych. W Anglii podobną rolę przypisuje się działalności Johna (1728-1793) i Williama (1718-1783) Hunter’ów, których działalność zaowocowała utworzeniem jednego z najsławniejszych muzeów anatomicznych (Hunterian Museum), które niestety uległo zniszczeniu podczas drugiej wojny światowej. To dzięki wyżej wymienionym badaczom i ich wychowankom wiek XVIII stał się okresem kiedy makroskopia autopsyjna stała się podstawą nauk medycznych, wiązania objawów klinicznych z obrazem choroby. Jednak stanowiło to tylko podstawę do rozkwitu nauk morfologicznych i wyodrębnienia się z anatomii wielu dyscyplin medycznych.

Okres Oświecenia na przełomie XVIII i XIX wieku był przede wszystkim okresem rozwoju nauk fizjologicznych. Empiryczne pojmowanie zjawisk, wiwisekcja i eksperymenty na żywych zwierzętach, a także na samym sobie budziły największe zainteresowanie, rozgłos i sławę. Ponieważ nie było w tym czasie pojęcia specjalizacji, każdy lekarz by_ zarówno praktykiem jak i naukowcem.

Stąd też, za ojca nowoczesnej anatomii patologicznej można również uważać zmarłego przedwcześnie na gruźlicę MARIE F. XAVIER BICHAT’a (1771-1802), z wykształcenia anatoma, fizjologia i chirurga. Mimo że zajmował się bardzo wieloma rzeczami, to do historii przeszedł jako ten, który określił zasady nowoczesnej patologii. Przez preparowanie i traktowanie fragmentów ciała „różnymi substancjami jak woda, ciepło, powietrze, kwasy, zasady, sole, macerację, gnicie, gotowanie itd” doszedł do wniosku, że ciało składa się z tkanek i że stanowią one podstawowy element strukturalny. Opierając się na licznych doświadczeniach, które nazwalibyśmy obecnie biochemicznymi lub fizjopatologicznymi wyróżnił 26 ich rodzajów, prawdopodobnie dlatego, że prawie nie używał mikroskopu. Podzielił również anatomię patologiczną na dwie części: 1. zmiany o podobnym obrazie, niezależnie od tkanek w których się toczą (obecnie nazwalibyśmy tę część patologią ogólną), 2. zmiany chorobowe rozgrywające się w obrębie danego narządu (część szczegółowa patologii).

Za największego znawcę i mistrza badań autopsyjnych makroskopowych jest uważany CARL ROKITANSKY (1804 – 1878), lekarz wiedeński, o którym się mówi, że wykonał w swoim życiu 30.000 autopsji i miał dostęp do materiału z dalszych 60.000.

Zakład Anatomii Patologicznej Rokitansky’ego w Wiedniu, w którym pracował przeszło 30 lat.

Rada Wydziału Lekarskiego Uniwersytetu Wiedeńskiego. W centrum Karl Rokitansky.

Era Rokitansky�ego to szczyt osiągnięć ery makroskopowych obserwacji zmian w tkankach i ich szczegółowego opisu. Był on największym krzewicielem teorii humoralnej powstawania chorób wg. której miejscem powstawania zmian jest krew, zdolna do wytwarzania wysięku, z którego miały powstawać komórki patologiczne. Patologię zaś można było ująć w szereg jednostek chorobowych nazywanych dyskrazjami. W mniemaniu Rokitansky’ego komórki miały powstawać z materiału bezpostaciowego. Carl Rokitansky pozostawi_ po sobie całą szkołę prosektorów, których można było spotkać w wielu zakątkach Europy. Uczniem Rokitanskego był również najwybitniejszy polski klinicysta XIX wieku, profesor Uniwersytetu Jagiellońskiego JÓZEF DIETL (1804-1878). Po fizjologii, od pierwotnej anatomii zaczęły oddzielać się cytologia, histologia i embriologia, a to za sprawą udoskonalanego coraz bardziej mikroskopu oraz opisania komórki, jako wspólnej jednostki strukturalnej organizmów roślinnych i zwierzęcych.

Pogląd taki opublikował w 1838 roku MATTHIAS JACOB SCHLEIDEN (1810-1882), a po roku rozszerzył i obszernie uzasadnił THEODOR SCHWANN (1810-1882). Ten ostatni opisał również neurolemmę (osłonka Schwanna). Wcześniej strukturę mózgowia zróżnicował na włókna i komórki oraz opisał komórki nabłonka i ruchy jego rzęsek J. PURKYNIE. ROBERT BROWN opisał jądro komórkowe oraz „bezładne ruchy drobnych zawiesin wewnątrz komórki”. Poza wyżej wymienionymi, do rozwoju embriologii przyczynił się CARL ERNST BAER (1792-1876), który ugruntował teorię listków zarodkowych. FRIEDRICH GUSTAV HENLE (1809-1885) zapisał się w dziejach medycyny szczegółowym opisem budowy histologicznej nerki (pętla Henlego), struktury ścian naczyń, a GEORG MEISSNER (1829-1905) opisał i objaśnił znaczenie fizjologiczne ciałek dotykowych skóry. Anatomem polskiego pochodzenia zajmującym się głównie histologią był ROBERT REMAK (1815-1865), który opisał bezrdzenne włókna nerwowe i autonomiczne zwoje nerwowe w sercu. Opisał tez rozwój kręgowców z listków zarodkowych i odkrył przytarczyce. WILLIAM BOWMAN (1816-1892) opisał nie tylko torebkę kłębka nerkowego, lecz również mięśnie szkieletowe.

Ale na dalszy rozwój badań patologicznych, fizjologicznych i histologicznych miały w wielkiej mierze badania i poglądy RUDOLFA LUDWIGA VIRCHOW’A (1821-1902). Jego książka „Die Zellularpathologie in ihrer Begrudung auf physiologische und pathologische Gewebelehre” opublikowana w 1858 roku była zbiorem ok. 20 wykładów dla studentów i lekarzy spisanych przez słuchających a zredagowanych przez autora. Był on wielkim przeciwnikiem teorii humoralnej powstawania chorób. Wprost przeciwnie – minimalizował znaczenie krwi. Jest on autorem poglądu, że choroba jest wynikiem zmian zachodzących w komórkach, a dopiero wtórnie w tkankach. Jego credo naukowym było stwierdzenie, że każda komórka powstaje z komórki (omnis cellula e cellula). Rudolf Virchow był wielkim nauczycielem akademickim – początkowo w Wurzburgu, a następnie w Berlinie otoczony był uczniami, którzy później rozsławili jego poglądy w wielu krajach, w tym również na terenach polskich. Do jego uczniów i przyjaciół należeli ALFRED BIESIADECKI, pierwszy profesor anatomii patologicznej Uniwersytetu Jagiellońskiego,
oraz WŁODZIMIERZ BRODOWSKI – późniejszy profesor anatomii patologicznej Uniwersytetu Warszawskiego.

Wiek XIX to wiek przede wszystkim osiągnięć technicznych i nowych maszyn. Na tworzenie nowych odkryć i formułowanie poglądów miał duży wpływ postęp metodyczny i stałe udoskonalanie mikroskopu. oraz powstanie mikrotomu, którego prawzór skonstruował A. Oschatz w 1843 roku, uczeń Purkynie�go. Jego model ulepszony, wprowadzony przez J. Purkyniego i C. Reicherta do badań morfologicznych powstał w 1856 roku i od tej daty jest w powszechnym użyciu. Ale aby skrawki mogły być właściwie skrawane potrzebne było medium do zatapiana. Początkowo tkanki zatapiano w żelatynie, którą dla celów badawczych otrzymał Papin w 1681 roku. Lecz na zastosowanie parafiny trzeba było czekać do 1869 roku, kiedy to Edwin Klebs (1834-1913) zastosował ją do zatapiania tkanek. W 1879 roku Dural wprowadził celoidynę, lecz nie uzyskała takiej popularności jak parafina. Początkowo nie było koncepcji utrwalania tkanek, większość obserwacji była przeprowadzana zażyciowo, lub bez technologii „przeprowadzania” jak byśmy to określili dzisiaj. Dopiero w 1857 roku Muller wprowadził płyn do „utrwalania i maceracji”, w 1870 Paul Bouin wprowadził utrwalacz znany jako „Płyn Bouina”, a w 1885 roku O. Loew zastosował formalinę.
Barwienie tkanek barwnikami naturalnymi, tzn. pochodnymi świata zwierzęcego lub roślinnego ma bardzo długą, prawdopodobnie nieokreśloną tradycję. W przypadku barwienia dla celów histologicznych, prekursorów należy szukać wśród takich badaczy jak GREW, który w 1682 roku barwił preparaty roślin kolchicyną i Leeuvenhoek, używający safraniny do barwienia tkanki mięśniowej. Oba te związki były pochodzenia naturalnego. 19 kwietnia 1898 r Camillio Golgi , włoski profesor histologii I patologii na uniwersytecie w Padwii, zaprezentował na spotkaniu tamtejszego towarzystwa medycznego nieznaną dotąd strukturę komórkową przypominającą sieć, który nazwał �wewnętrznym siatkowatym aparatem�, która nosi odtąd jego imię. Ale jego imię związane jest również z metodami barwienia tkanek nerwowych, w tym przede wszystkim impregnowania solami srebra (azotan srebra i dwuchromian potasu). Wykorzystując tę metodę Golgi zbadał kilka obszarów układu nerwowego i doszedł do wniosku, że obowiązująca dotychczas teoria zgodnie z którą system nerwowy składa się z pojedynczych komórek jak każda inna tkanka, jest nieprawdziwa. Uważał, że połączenia nerwowe tworzą sieć, wzdłuż której rozchodzą się impulsy. Jednak jak na ironię, to Santiago Raymon y Cajal, stał się twórcą podstaw neuronowej teorii budowy układu nerwowego, właśnie dzięki opracowanej przez Golgiego metodzie srebrzenia. W 1906 roku Golgi i Cajal uhonorowani zostali Nagrodą Nobla. (Życie 19.04.98 � K. Bobecka). Usprawnieniem wielkiej wagi było wprowadzenie w diagnostyce mikroskopowej imersji olejowej (1878).
Natomiast od czasu zsyntetyzowania przez Purkiniego w 1856 r. fioletu aniliny, rozpoczęła się era barwników syntetycznych. Kiedy wykonywano pierwsze reakcje barwne nie znano teorii barwienia – większość przepisów wynikała z doświadczeń i dopiero lata 50-te tego stulecia wprowadziły pewien ład teoretyczny w tym zakresie. Ciekawostką jest jednak to, że mimo zsyntetyzowania ogromnej ilości środków syntetycznych, nadal najbardziej użytecznymi są barwniki naturalne, a w tym przede wszystkim eozyna, wprowadzona do badań histologicznych przez Waldeyera w 1863 roku. Przegląd barwień przedstawia tabela:

MIKROSKOPIA FAZOWO-KONTRASTOWA
W 1932 roku ZERNICKE, a następnie w 1941 KOHLER i LOOS wprowadzili do obserwacji tkanek mikroskop fazowo-kontrastowy, rezygnując tym samym z procesu kolorowania tkanek. Wywołało to falę krytyki, a przede wszystkim negacji metody wśród ustabilizowanych naukowców, oraz ogromną falę entuzjazmu wśród młodych. Szybko się jednak okazało, ze mikroskopia fazowo-kontrastowa nie zastąpi konwencjonalnych metod barwienia, jednak oddaje ogromne usługi przy obserwacji komórek żywych.

MIKROSKOPIA ELEKTRONOWA TRANSMISYJNA
W latach siedemdziesiątych ubiegłego stulecia Abbe i Helmholtz wykazali, ze istnieje nieprzekraczalna granica rozdzielczości mikroskopu świetlnego, wynikająca z falowej natury światła i wynosi ona 0,2 milimikrona (za zdolność rozdzielczą uważa się najmniejszą odległość dwóch punktów przedmiotu, które można w jednoznaczny sposób rozróżnić). Stąd tez, zaczęto w wieku XX poszukiwać metod pozwalających na bardziej szczegółową analizę obrazu. Wynalezienie i rozwój mikroskopu elektronowego był możliwy dzięki sformułowaniu przez de Broglie’a w 1924 roku teorii o strukturze falowej materii i stwierdzeniu Brucha (1926), że odpowiednio ukształtowane pole elektryczne i magnetyczne skupiając wiązkę elektronów może posłużyć jako soczewka do otrzymywania wiernego i powiększonego obrazu źródła tych elektronów. Pierwszy mikroskop elektronowy skonstruowali Knoll, Ruska i van Borries w 1931 roku. Był on przedmiotem bardzo eksperymentalnym, jednak postęp w konstruowaniu był bardzo szybki, tak ze w 1936 roku firma Metropolitan Vickers wypuściła pierwszy, handlowy model tego urządzenia. Od 1939 roku wiele firm podejmuje się produkcji mikroskopów elektronowych transmisyjnych, które są coraz sprawniejsze i proste w obsłudze. Warto pamiętać, że tkanki do mikroskopii elektronowej zatapiane są w żywicach syntetycznych (epon), co pozwala na krojenie bardzo cienkich skrawków. Aby to osiągnąć musiał powstać specjalny ultramikrotom, którego pierwszy model skonstruowali K. Potter i J. Blum w 1953 roku.

MIKROSKOPIA ELEKTRONOWA SKANNINGOWA
W konwencjonalnych mikroskopach elektronowych wiązka elektronów przechodzi przez specjalnie przygotowany preparat, podczas kiedy w mikroskopach elektronowych skanningowych wiązka elektronów ulega odbiciu od preparatu i jest wyświetlana na specjalnym monitorze telewizyjnym.
Podstawowe zasady mikroskopii skanningowej znane były również w latach trzydziestych naszego stulecia. Dwa prototypy zostały zbudowane przez von Ardenne i Zworkykina (1938) oraz Hiller’a i Syder’a (1942), jednak nie wyszły one poza fazę przyrządów eksperymentalnych. Dopiero w 1965 roku został zbudowany pierwszy komercyjny mikroskop skanningowy w firmie Cambridge Scientific Instruments. W chwili obecnej jest kilka firm produkujących te mikroskopy, jak również połączenia mikroskopu transmisyjnego ze skanningowym.

ZAKOŃCZENIE

Kończąc ten krótki rys historyczny zdaję sobie sprawę z jego niedostatków – braku dokładnych studiów i pominięcia wielu nazwisk uczonych, którzy całe swoje zycie poświęcili rozwojowi nauk morfologicznych. Dlatego tez, w trakcie wykonywania czynności zawodowych warto czasem zastanowić się, ilu poprzedników włożyło wkład przede wszystkim intelektualny w to, aby nam się pracowało łatwiej i z użyciem coraz to lepszych urządzeń pozwalających na poznawanie tajemnic życia. A dla tych, którzy dopiero zaczynają pracę przypominam maksymę, którą Stanisław August polecił umieścić nad wejściem do „Theatrum anatomicum” jednej z polskich szkół lekarskich: HIC EST LOCUS UBI MORTUI VIVOS DOCENT (co w wolnym tłumaczeniu brzmi – tu się śmierć na korzyść ludzkości obraca). Jeżeli w myśl tej zasady będziemy działać, to postęp w naukach morfologicznych będzie nieunikniony.

dr n med. Krzysztof Bardadin