INTRODUCCIÓN

En los estudios de Medicina la Histología es una asignatura básica de las ciencias morfológicas y dada su importancia está ubicada en el primer año de la carrera en la mayoría de las universidades, para sentar las bases del conocimiento médico. La Histología se ocupa del estudio de las células y tejidos normales, lo que permite la comprensión de los procesos fisiológicos y patológicos que se desarrollan en el cuerpo humano.

Tanto los conocimientos sobre las características morfofuncionales normales de las células que conforman los tejidos y órganos, como de las enfermedades y su tratamiento, se logran a partir de experimentos científicos que han sido el producto de muchos años de investigación. La evolución del conocimiento depende fundamentalmente del progreso tecnológico que se ha logrado en materia de diseño y construcción de instrumentos, equipos y técnicas de laboratorio. Uno de estos instrumentos es el microscopio. De igual manera, el estado actual de conocimientos es el resultado de la interacción de diversas disciplinas que aunque puedan parecer disímiles, encuentran un punto de convergencia en la microscopía.

El microscopio es el instrumento insigne en el estudio histológico y uno de los principales objetivos de la Histología es permitirle al estudiante la comprensión de la estructura microscópica de las células, tejidos y órganos, al mismo tiempo que se relaciona la morfología con la función (1). Los numerosos descubrimientos han hecho posible que el ser humano logre ver más allá de sus capacidades, observando tanto aquellos objetos que están muy lejanos, como también los que por su reducido tamaño, se escapan a la capacidad del ojo humano para formar una imagen de los mismos. Los hallazgos en el campo de la física y sobretodo en una de sus ramas, la óptica, que estudia la naturaleza de la luz, sus características y sus manifestaciones, han permitido comprender el comportamiento de la misma, su interacción con la materia y notablemente su rol en la formación de las imágenes (2, 3, 4, 5). El funcionamiento de muchos microscopios ha sido interpretado de una manera más efectiva al entender el proceso de la visión y la formación de las imágenes (6), estableciendo diferencias entre lo que es el objeto que se observa y la imagen que se forma a partir de él cuándo éste es iluminado. El fundamento de la microscopía es efectivamente la formación de imágenes a partir de un espécimen (7, 8, 9, 10).

Para producir una imagen se requieren dos elementos: Primero, el objeto en estudio, sobre el cual debe incidir algún tipo de radiación electromagnética que permita “iluminarlo” por decirlo de alguna manera y segundo, un medio de formación de la imagen, o sistema óptico, que permitirá finalmente producir la imagen. El tamaño de la imagen formada puede ser más pequeño, igual o mayor que el tamaño del objeto a partir del cual se produjo (9).

La lente, en los sistemas ópticos, es el instrumento principal para la formación de imágenes y como ejemplo de sistemas ópticos podemos citar el ojo humano, la cámara fotográfica, la lupa magnificadora, el proyector de imágenes, el microscopio y el telescopio. A pesar de todo el progreso técnico logrado, el ojo, conjuntamente con el cerebro, es el sistema procesador de imágenes más eficiente disponible hasta la fecha. Todas las posibilidades proporcionadas por la tecnología no son equiparables con el ojo en lo que concierne a velocidad y resolución. La estructura del ojo se relaciona con la de una cámara fotográfica (6, 9). Una imagen nítida es proporcionada por el cristalino y la longitud focal del mismo es modificada por los músculos ciliares, de una manera tal que se pueda enfocar cualquier objeto a una distancia comprendida entre 20 centímetros y el infinito (1); sin embargo, los objetos de muy pequeño tamaño no pueden ser percibidos. Una solución a esta limitación ha sido empleada por siglos, la lupa o lente magnificador, que cuando se coloca entre el ojo y el objeto, éste último aparece más grande. No obstante, este método tiene sus limitaciones, la ampliación que se logra no es más que de ocho a 10 veces. La lupa también se denomina microscopio simple, puesto que está conformada por una sola lente. Para ver más detalles se debe utilizar el microscopio compuesto. Este instrumento permite obtener una imagen considerablemente aumentada. Como una lente (lupa) no es suficiente, varias de ellas se pueden disponer de manera alineada y el efecto de aumento se multiplica, permitiendo ampliaciones hasta de 2000 veces (11).

Sobre la base de las consideraciones anteriores se ha definido la microscopía como la técnica que permite observar objetos con un microscopio (simple o compuesto) para obtener una imagen aumentada y en relación a esta técnica, es necesario considerar tres elementos: El objeto a estudiar (preparado histológico por ejemplo), una fuente de iluminación y un sistema óptico. Los términos aumento y resolución deben ser bien conocidos por todo usuario del microscopio y el mecanismo mediante el cual se produce este fenómeno ha sido estudiado por siglos y se explica mediante leyes de la física. El aumento solo no es suficiente para sacar el mejor partido del microscopio, pues la resolución determina lo que se verá (12). El poder de aumento de una lente está determinado por varios factores (13) y la resolución es la capacidad que tiene un sistema óptico de separar dos puntos que se encuentran muy próximos entre sí, de manera que se puedan ver individualizados uno del otro (14). La riqueza de detalles que puede ser observada al microscopio depende de la habilidad del instrumento para hacer que puntos muy cercanos aparezcan en la imagen como puntos separados.

El poder de resolución de un microscopio depende de ciertos factores inherentes a las lentes y a la iluminación empleada (13) y el haber podido lograr manipular estas variables ha permitido el diseño de instrumentos con mayor capacidad de aumento y de contraste, tales como el microscopio electrónico y otros tipos de microscopios especializados. Pero aun los microscopios más eficientes presentan limitaciones que interfieren con la formación de imágenes de calidad, encontrándose una variedad de defectos denominados aberraciones (15). Estos errores producen distorsión de las imágenes y son producidos mediante varios mecanismos, ya sea por el comportamiento de la luz al incidir sobre el objeto en estudio o ya sea por defectos propios de las lentes, los cuales pueden ser corregidos (16).

Los orígenes del microscopio son inciertos; probablemente en Holanda entre 1590 y 1610, algunas personas relacionadas con el mundo del espectáculo inventaron tanto el microscopio compuesto como el telescopio. Los fabricantes de anteojos Hans Janssen y su hijo Zacharias son mencionados como posibles inventores. Sin embargo, también atribuyen a Galileo Galilei su fabricación en la primera mitad del siglo XVII, puesto que él difundió el uso del microscopio y sus aplicaciones. El microscopio compuesto original consistía en dos o más lentes colocadas en un tubo rígido. Los primeros usuarios bien conocidos fueron M. Malpighi, de Italia, A. van Leeuwenhoek, de Holanda; R. Hooke y N. Grew, de Inglaterra. Leeuwenhoek fabricó un microscopio simple (17) y en la historia de la microscopía se cita como el investigador que realizó en esa época la mayor cantidad de descubrimientos con su microscopio. Sin embargo, el microscopio compuesto sería el instrumento con más futuro.

El microscopio compuesto de uso común también se conoce con el nombre microscopio óptico o fotónico, en base a que sus propiedades derivan del empleo de lentes ópticas y de luz visible. Está constituido por cuatro grupos de dispositivos o sistemas articulados para garantizar su funcionamiento: Un sistema mecánico o conjunto de piezas que sirven de soporte a las lentes y demás elementos; un sistema de iluminación que produce las radiaciones (luz visible o no) y transmite, refleja y regula tanto la intensidad como la cantidad de rayos que van a incidir sobre el espécimen; un sistema óptico o conjunto de lentes responsables del poder de aumento y la resolución y por último, los accesorios, que son aditivos que permiten extender las capacidades del instrumento (cámaras fotográficas, de video, computadoras, accesorios para dibujar, entre otros) (18).

Desde el año 1878 se conocía que el poder de resolución del microscopio óptico estaba limitado, en parte por la longitud de onda de la luz utilizada y que dicho poder podía ser mejorado mediante objetivos de inmersión o el empleo de luz ultravioleta (19). La posibilidad de lograr un mayor poder de resolución no se vislumbró hasta que se realizaron dos descubrimientos científicos que fueron decisivos (20): El descubrimiento de las propiedades de los electrones libres en 1924 y el hallazgo de la analogía entre el efecto de una resistencia magnética o electroimán sobre un haz de electrones libres y el efecto de las lentes convergentes sobre un rayo de luz, en 1926. A partir del hecho que la longitud de onda de los electrones en movimiento es menor que la longitud de onda de la luz visible, se concibió la idea que las partículas más pequeñas (como por ejemplo la ultraestructura de las células y tejidos) podrían ser observadas con un haz de electrones enfocado con lentes electromagnéticas, naciendo así el microscopio electrónico.

El primer microscopio electrónico, denominado de transmisión, fue construido en el año 1931 por Max Knoll y Ernst Ruska en Berlin, Alemania y en el año 1933 exhibieron otro modelo más perfeccionado (20). Basándose en el diseño original, más adelante se diseñó otro tipo de microscopio electrónico, denominado de barrido, debido a que el haz de electrones realiza un escaneo sobre la superficie del espécimen y a diferencia del microscopio electrónico de transmisión, permite obtener imágenes en tres dimensiones (21).

El venezolano Humberto Fernández-Morán (nacido en Maracaibo y fallecido en Suecia) contribuyó al desarrollo de la técnica de la microscopía electrónica. Fue quien por primera vez utilizó el concepto de crioultramicrotomía e inventó la cuchilla de diamante para el corte ultrafino de materiales biológicos. Fernández-Morán mostró las primeras micrografías electrónicas de la estructura de las membranas mitocondriales (22).

El microscopio electrónico de transmisión está conformado básicamente por una cámara al vacío, una columna donde se genera el haz de electrones, un sistema óptico (conformado por lentes electromagnéticas) que proyecta una imagen en una pantalla fluorescente o en una placa fotográfica y un circuito electrónico estabilizador de voltaje (14, 23). Las lentes electromagnéticas también son susceptibles de sufrir aberraciones (14).

En el transcurso de los años, para ampliar la gama de posibilidades en la obtención de información al estudiar células y tejidos y otro tipo de materiales no biológicos, se han diseñado diversos tipos de microscopios, que permiten entre otras cosas, incrementar el contraste de la imagen y la nitidez, modificando ya sea el sistema de iluminación, o el tipo de lentes empleados para formar las imágenes, o cualesquier otro elemento que conforme la estructura del instrumento. En base a las consideraciones anteriores se han creado los microscopios de campo oscuro, contraste de fases, fluorescencia, confocal, entre otros, denominándose microscopios con aplicaciones especiales (21).

En microscopía no todo está dicho y a medida que avance la tecnología, la ciencia también lo hará y se implementarán instrumentos y técnicas cada vez más eficientes y con aplicaciones novedosas que permitirán incrementar los conocimientos en el ámbito de la histología y la biología celular, revolucionando la investigación científica. Cada vez con más frecuencia se aportan nuevos datos que sorprenden a los interesados en el tema, la microscopía no se queda en la retaguardia. En la actualidad la informática es una herramienta de uso indispensable en microscopía y hay que familiarizarse, por ejemplo, con el término microscopía virtual (24, 25) que en principio consiste en la digitalización y obtención de micrografías de alta resolución que luego son colocadas en internet, para su uso a distancia e intercambio de información con fines docentes o diagnósticos.

Es deseable que el estudiante de Medicina conozca, en relación a la microscopía, lo más resaltante del desarrollo de conocimientos, el diseño, los fundamentos y principios, así como también los diversos tipos de microscopios y sus variadas aplicaciones, sobretodo en el ámbito de la investigación clínica. El estudiante debe estar al tanto de cómo funciona el microscopio, al ser éste el instrumento básico que utilizará en todas las prácticas de la asignatura Histología, para estudiar células y tejidos y que además se empleará para evaluar los conocimientos prácticos en los exámenes.

Al estudiar conceptos y contenidos de la microscopía, que a primera vista parecieran no pertenecer directamente al campo de la Medicina, el estudiante podría no ver la relación directa de dichos conocimientos con los estudios médicos; de allí la necesidad de presentarlos de manera sencilla y de reforzar algunos prerrequisitos de la educación media que trae el estudiante para facilitar la comprensión de los contenidos explicados en este trabajo. Asimismo se destacará la importancia de la colaboración entre las diferentes disciplinas en el desarrollo de los conocimientos científicos. Es necesario que el estudiante que inicia la carrera universitaria de Medicina perciba la importancia de las relaciones interdisciplinarias para resolver las limitaciones que se presentan en el estudio histológico y la microscopía es un tema que resulta ideal para ello.

El presente trabajo consiste en una revisión bibliográfica sobre la microscopía, sus principios y aplicaciones, con la exigencia de los estudios universitarios de tercer nivel, de acuerdo a las necesidades del currículo de la carrera de Medicina de la Universidad de Los Andes. Esta revisión podría ser útil para completar el estudio del segundo tema del programa teórico-práctico de la asignatura Histología que contempla el estudio del microscopio. De la misma forma, con este trabajo se pretende aportar un material educativo que podría estimular al estudiante a utilizar el microscopio como instrumento de trabajo, de una manera correcta y profesional, no sólo durante de la carrera sino también en el futuro, como profesional de la Medicina.

El programa de la asignatura Histología contiene un tema específico para el estudio del microscopio y de allí la importancia, necesidad de revisión y actualización de contenidos programáticos, los cuales serán presentados de manera didáctica, considerando que estos contenidos revisten cierta dificultad para el estudiante y que en ocasiones podría causar desmotivación en el aprendizaje de la Histología, al ser éste uno de los primeros temas que se imparte en la asignatura para los estudiantes de nuevo ingreso. Al final de cada capítulo, el estudiante podrá realizarse una auto-evaluación de los conocimientos al responder a una serie de preguntas elaboradas para tal fin y tendrá una lista de lecturas sugeridas para profundizar los conceptos.

En vista de las limitaciones del texto en formato escrito impreso en papel, tanto de contenido como de su reproducción y distribución, se optó por llevar el texto al formato electrónico para su publicación en internet, en la Página Web de la Unidad Académica de Histología http://www.medic.ula.ve/histologia/ en formato digital, lo que facilitará al estudiante el acceso a un material teórico revisado, actualizado y estructurado. La versión digital contiene una sección de ANEXOS en donde se incluye información complementaria de interés, en diversos formatos, tales como un Manual de Técnicas Histológicas, el cual es un material realizado por la Cátedra de Histología de la Universidad de Los Andes; el uso correcto del microscopio fotónico, así como la identificación de las imágenes producidas por artificios de la técnica histológica. De igual manera se anexa un glosario de términos y varios hipervínculos a sitios web de interés.

 

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