Mitte igaüks ei tea, et tsütoloogia on teadus, mis uurib mis tahes elusorganismide, sealhulgas üherakuliste rakkude funktsioone, struktuuri ja arengut. Inimeste ja loomade haiguste diagnoosimisel on tsütoloogilised uuringud muutunud suure tähtsusega.
Teades tsütoloogia määratlust, pole sugugi raske mõista, et see teadus sai areneda alles pärast optilise mikroskoobi loomist ja järkjärgulist täiustamist ning histoloogiliste uurimismeetodite väljatöötamist.
Rakkude avastamise ajalugu
Tsütoloogia arengu ajalugu algab raku avastamisest. Mõistet "rakk" kasutas esmakordselt 1665. aastal inglane Robert Hooke, kes uuris enda täiustatud mikroskoobi all korgilõiku. Ta suutis näha materjali rakulist struktuuri, täpsemalt tselluloosi rakumembraane. Hiljem kinnitasid tema avastusi itaallane M. Malpighi ja inglane N. Gru ning A. Leeuwenhoek avaldas 1781. aastal esmakordselt joonised, millel on kujutatud tuumadega loomarakke. Nii hakkas tsütoloogia, rakuteadus tegema esimesi samme.
19 sajandi alguses hakkas kujunema arusaam, et rakk on iga organismi kõige olulisem struktuuriüksus, ehk pandi alus tsütoloogiale. R. Brown leidis 1831. aastal taimerakkudest tuumad, andes neile sellise nimetuse ladina keeles ja tõestas veidi hiljem, et see element on olemas kõigi loomade ja taimede rakkudes. Teadlased on avastanud ka rakkude jagunemise protsessi.
J. Purkinje, kes kirjeldas esmakordselt loomaraku tuuma, mõtles välja meetodid rakupreparaatide selgitamiseks ja värvimiseks, sest just seda uurib tsütoloogia. Ta tutvustas protoplasma mõistet ja oli esimeste teadlaste seas, kes üritas võrrelda looma- ja taimerakke.
1839 aastal sõnastasid sakslased T. Schwann ja M. Schleiden rakuteooria, kus rakku peeti elusmaailma ehituse, arengu ja elu põhielemendiks, mis sisaldab kogu elule omaste omaduste kompleksi, olles selle põhirakk. Sellest ajast alates on kindlaks tehtud, et tsütoloogia on teadus kõigist rakuga seotud aspektidest. Rakuteooria abil selgus erinevate algloomade olemus. T. Siebold andis üherakulistele loomadele rakuteooria postulaatidel põhineva koostise.
Tsütoloogia arengu seisukohalt sai oluliseks R. Virchowi õpetuse esilekerkimine rakupatoloogiast, kus rakke peeti haiguste tekkekohaks. Tänu sellele hakkasid rakkude uurimise vastu huvi tundma mitte ainult füsioloogid ja anatoomid, vaid ka patoloogid. Virchow väitis ka, et rakud pärinevad ainult nende eelkäijatest. Tema õpetus mõjutas tugevalt rakkude olemust puudutavate vaadete revideerimist: kui algselt peeti peamiseks struktuurielemendiks rakumembraani, siis hiljem defineeriti rakku kui protoplasma tükki, mille sees oli tuum. Seega tunnistati tuum rakustruktuuri lahutamatuks elemendiks. Samal ajal avastati protoplasma enda keerukas struktuur, milles leiti mitmesuguseid organelle: mitokondrid, rakukeskus, Golgi kompleks. Tuumades on leitud nukleiinhappeid.
Video selle kohta, mida tsütoloogia uurib
Tsütoloogia arengut mõjutasid tugevalt G. Mendeli tunnuste pärimise seadused ja nende hilisem tõlgendamine. Tänu sellele ilmus kromosomaalne pärilikkuse teooria ning tsütoloogiasse ilmusid uued suunad – karüoloogia ja tsütogeneetika.
Suur samm tsütoloogias oli koekultuuri meetodi ja selle derivaatide leiutamine, sealhulgas:
- ühekihilise rakukultuuri meetod;
- fragmentide ja tervete elundite kasvatamise meetod loomsetes kudedes, kanaembrüote kestadel või toitekeskkonnas;
- koefragmentide elundikultuuride meetod gaasifaasi ja toitekeskkonna lõigul.
Nende abil on võimalik kehast eraldatud rakkude elutegevuse pikaajaline vaatlus, nende jagunemise, liikumise, diferentseerumise jms uurimine.
Kvantitatiivsete meetodite esilekerkimine tsütoloogilistes uuringutes võimaldas paljastada liikide püsivuse seaduse raku suuruse suhtes, mida hiljem hakati nimetama rakkude minimaalsete suuruste püsivuse seaduseks. 1925 aastal avastati raku tuumade mahu järjestikuse kahekordistumise nähtus, mis tavaliselt peegeldab kromosoomide kahekordistumist rakkudes.
20 sajandi keskel tagas teadus- ja tehnikarevolutsioon tsütoloogia kiire arengu ja mõnede selle ideede revideerimise. Elektronmikroskoobi loomine võimaldas uurida raku organellide struktuuri ja mõista seni arusaamatuid funktsioone, samuti avastada tohutul hulgal submikroskoopilisi struktuure, et mõista, kust tüvirakud pärinevad.
Tsütoloogia tüübid ja suunad
Kui nad ütlevad, mis on tsütoloogia bioloogias, eristavad nad üldist ja konkreetset tsütoloogiat. Esimest nimetatakse ka rakubioloogiaks ja see taandub enamikule rakutüüpidele ühiste struktuuride, samuti nende funktsioonide, reaktsioonide kahjustustele, ainevahetuse, haiguste muutuste, taastumisprotsesside ja keskkonnatingimustega kohanemise uurimisele. Eratsütoloogia on suunatud mitmerakuliste organismide spetsialiseeritud rakkude omaduste ja nende keskkonnaga kohanemise uurimisele algloomade puhul.
Nüüd on tsütoloogias kuus peamist valdkonda:
- Tsütomorfoloogia uurib raku struktuuri iseärasusi. Selle peamised tööriistad on fikseeritud rakkude (optilised, polariseerivad, elektroonilised) ja elusrakkude (luminestsents- ja faasikontrastmikroskoopia, tumevälja kondensaator) erinevat tüüpi mikroskoopiad.
- Tsütofüsioloogia uurib raku kui elava ühtse süsteemi tööd, rakusiseste struktuuride koostoimet ja toimimist. Neid keerulisi probleeme lahendatakse spetsiaalsete eksperimentaalsete meetoditega, kombineerituna mikrokirurgia, mikrofilmimise ning raku- ja koekultuuri meetoditega.
- Tsütokeemia huvitab raku ja selle komponentide molekulaarne struktuur, aga ka ainevahetusprotsessid. Tsütokeemilisteks uuringuteks kasutatakse optilisi ja elektronmikroskoope, interferentsi- ja ultraviolettmikroskoopiat, autoradiograafiat, tsütofotomeetriat, fraktsioneerivat tsentrifuugimist koos iga fraktsiooni edasise keemilise analüüsiga.
- Tsütogeneetika tegeleb eukarüootsete kromosoomide funktsionaalse ja struktuurse korralduse seaduspärasustega.
- Tsütoökoloogia uurib rakkude reageerimist erinevatele keskkonnateguritele ja avalduvaid kohanemismehhanisme.
- Tsütopatoloogia tegeleb haigete rakkude uurimisega, mis jagunevad viiruslikeks (juhul, kui viirused mõjutavad rakku), onkoloogilisteks (muutused kasvajarakkudes), tsütofarmakoloogiaks (ravimite toime), kosmosesse (rakuuuringud kosmoselennu tingimustes) jne.
Tsütoloogilised uuringud
Väga sageli kasutatakse tsütoloogias uurimismeetodit, mis langeb kokku histoloogilise uuringuga, mille käigus võetakse haigelt elundilt koeproov. Kuid siin on erinevus: tsütoloogiline uuring nõuab väiksemat kogust biomaterjali ja selle uurimine ei vaja eeltöötlust ja spetsiaalset varustust, välja arvatud mikroskoop. Tsütoloogilise uuringu põhjuseks võib olla biopsia ebasoovitavus või võimatus, kui näiteks patsienti uuritakse tavakliinikus. Tsütoloogilise uuringu abil on võimalik hinnata inimese sisekudede (limaskestade ja naha) seisundit, kuna neis kudedes hakkavad väga sageli tekkima onkoloogilised haigused. Samuti saate uurida naiste hormonaalset aktiivsust, haavade paranemise protsessi ja muid protsesse.
Video tsütoloogiast – rakuteadusest
Uurimiseks vajaliku materjali saamise meetod sõltub sellest, milline kude või organ oli kahjustatud:
- Nahahaiguste korral võetakse kudedelt jäljed või kraabid.
- Vereloomeorganite, piima- või kilpnäärmehaiguste korral võetakse kahjustatud piirkondadest täppe.
- Kesknärvisüsteemi vaevuste korral on vaja võtta tserebrospinaalvedelikku.
- Kopsuhaiguste korral võib koguda röga jne.
Tänu teaduse ja tehnoloogia kiirele arengule kasvavad tsütoloogia võimalused pidevalt.