组织学

组织学是研究组织显微结构的生物学分支，又称显微解剖学或微解剖学。^[1]

该词源自希腊语 「histos」（组织、网）与 「logia」（研究），于 19 世纪进入医学语言。

组织学是大体解剖学的显微对应，两者在不同尺度描述同一身体。^[2]

Definition and scope

• 组织学研究细胞如何组织为组织、组织如何形成器官，以及结构与功能的关系。
• 它不同于细胞生物学，因为组织学保留细胞间的空间关系，而细胞生物学常研究分离的细胞。
• 组织学与病理学重叠，组织病理学是研究病变组织的分支。
• 组织化学、免疫组化与原位杂交是基于组织学的方法，用于在切片中鉴定特定分子。
• 该领域既描述也定量，因为现代组织学测量细胞计数、面积分数与染色强度。

Biological tissue

• 组织是具有共同起源与共同功能的一组细胞，以及它们产生的细胞外基质。
• 动物组织传统上分为四种基本类型，多数器官由这些类型组合而成。
• 植物组织的分类不同，因为植物有细胞壁，且发育逻辑与动物不同。
• 组织层次是经典生物学组织层次之一，位于细胞与器官之间。
• 组织学研究正常组织，病理学研究受损伤、感染、变性或肿瘤改变的组织。

Animal tissue classification

• 上皮组织覆盖表面、衬覆腔隙并形成腺体，其细胞紧密相邻、细胞外间隙很少。
• 结缔组织支持、连接与分隔其他组织，其特征是细胞外基质丰富。
• 肌肉组织特化于收缩，分为骨骼肌、心肌与平滑肌。
• 神经组织特化于信号传递，由神经元与胶质细胞构成。
• 血液被归类为结缔组织，因为其细胞悬浮于细胞外基质即血浆中。
• 骨与软骨是特化的结缔组织，其基质分别矿化或富有弹性。
• 每种基本组织都有亚型，分类依据形态、功能与细胞外基质组成。

Plant tissue classification

• 植物组织包括表皮、维管、基本与分生组织，各有不同作用。
• 表皮组织构成表皮与周皮，保护植物并限制水分散失。
• 维管组织由木质部与韧皮部构成，分别输送水分与糖类。
• 基本组织包括薄壁、厚角与厚壁组织，提供储存、支持与光合作用。
• 分生组织含分裂细胞，负责根尖、茎尖与形成层的生长。

Medical histology

• 组织病理学是对病变组织的显微研究，是癌症与炎症性疾病诊断的核心。
• 组织技术学是为显微镜检查制备组织的技术领域，包括固定、包埋、切片与染色。^[3]
• 组织技术员、组织学技师与生物医学科学家在医院与研究实验室执行这些流程。
• 冰冻切片在手术中制备，使病理学家能快速诊断并指导切除范围。
• 组织学还用于尸检、移植评估以及人类疾病动物模型研究。

Sample preparation

• 多数组织在切片前须固定，固定通过交联或沉淀蛋白保存结构。
• 光镜最常用的固定剂是 10% 中性缓冲福尔马林，约相当于 4% 甲醛。
• 戊二醛用于电镜，因为它更广泛地交联蛋白并保存超微结构。
• 固定后组织经梯度乙醇脱水、二甲苯透明，再包埋于石蜡。
• 骨等硬组织在石蜡切片前可能需脱钙，但这会损伤某些抗原。
• 冰冻切片避免石蜡包埋，用于需要快速诊断或敏感抗原的场合。
• 切片机切出数微米厚的切片，超薄切片机为电镜切出小于 100 纳米的切片。
• 苏木精-伊红是常规染色，苏木精使细胞核呈蓝色，伊红使胞质呈粉红色。
• 过碘酸-雪夫、Masson 三色与网状纤维等特殊染色突出特定组织成分。
• 免疫组化用抗体定位蛋白，已成为肿瘤分类的关键。

Microscopy

• 复合光镜仍是组织学的主力，可分辨约 0.2 微米的结构。
• 相差与微分干涉对比改善未染色或轻度染色标本的对比。
• 荧光显微镜检测荧光团，用于免疫荧光与活细胞成像。
• 共聚焦显微镜提供光学切片与厚标本的三维重建。
• 透射电镜解析细胞器与病毒，扫描电镜显示表面形貌。
• 超分辨显微镜与数字病理将组织学扩展到经典分辨率极限与玻璃切片之外。

History

• Robert Hooke 于 1665 年描述软木中的细胞，Antonie van Leeuwenhoek 用显微镜观察活细胞。
• 19 世纪初 Marie François Xavier Bichat 区分出 21 种组织，组织学成为系统学科。
• 19 世纪中期 Rudolf Virchow 将细胞病理学与组织学联系，主张疾病源于细胞。
• 19 世纪后期的切片机与石蜡包埋使可重复切片成为可能。
• 20 世纪 70 年代的免疫组化与 2000 年代的数字病理改变了组织学实践。

Research and controversies

• 数字病理以全切片图像取代玻璃切片，但验证、存储与监管批准仍不均衡。
• 人工智能可在组织学图像中检测肿瘤，但其性能取决于染色与扫描仪差异。
• 三维组织学与组织透明化挑战传统二维切片作为参考标准的地位。
• 抗原修复与抗体特异性仍是影响实验室间可重复性的技术争议。
• 随着组织学数据数字化与可共享，人体组织使用、知情同意与生物样本库的伦理问题日益重要。