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第53章 我与电子显微镜室之情缘

上海医学院 钟慈声

在枫林校区西院7号楼一隅,坐落着我校一所始建于1964年的电子显微镜室。当年,卫生部为在国内重点医学院校中开展细胞超微结构的教学和科研工作,并计划将我校电镜室建成华东地区亚细胞结构研究中心站,特拨款给我校进口一台日本日立公司的HU11A型透射式电子显微镜。开始,同事们一边积极筹建实验室的各项硬件,一边派人去学习制作超薄切片的技术、观察病毒的负染技术和电镜的维修保养技术等,同时还承担着卫生部下达的任务。

早期电镜室建立在基础医学部生物物理学教研室内,面积不到300平方米。学校为了加强其建设,规定直接接受科研处的领导,并承担着卫生部下达的培养阿尔巴尼亚留学生的任务。那时我国送给阿尔巴尼亚一台上海电子光学研究所生产的电子显微镜。我校电镜室虽然刚建立不久,但大家齐心协力,克服困难,顺利地完成了此项对外培训任务。

“文化大革命 ”开始后,教学和科研工作中止,校园里住进了全国各地来串联的学生。电子显微镜是当时学校仅有的少数几台贵重大型仪器之一,为了保护它,我们关闭了实验室。但为了保持电镜的性能,需每隔1—2天对它做一次抽真空,使它一直处于干燥状态。这样一晃就是5—6年。1972年后开始招收工农兵学员,学校开始逐步恢复科学研究工作,我校实验室也开始考虑要利用这台闲置已久但性能完好的电子显微镜,为全校的医学科研和教学工作服务。

在六七十年代,细胞超微结构学对广大师生来说还是生疏的,医学院的教学课程中尚无这类科目,图书馆中只有少数几本外文书涉及细胞的超微结构。电镜室组建时人员是从病理学、生理学和物理学教研室抽调来的年轻教师,个别是复旦大学生物物理学专业的毕业生,大家都未学过细胞超微结构学。建室后,我们虽然向有关单位学习了一些使用电镜的技术和细胞超微结构的基本知识,但要从建设细胞超微结构学的研究和教学队伍来说,光靠向其他单位学习书本知识,显然是不够的。我们认识到,只有自己亲自动手实践,投身到获取细胞超微结构学知识的全过程,包括采样、制样、电镜观察、拍照、分析等等每一个步骤,才能深刻理解、正确掌握前人积累的已有知识,并在其基础上有所发现、有所创造,才能为在校各学科的有关科研工作提供帮助。

如何才能全面地、系统地而非片段地、杂乱无章地掌握好细胞超微结构知识,大家经过讨论统一了认识,认为除了要自己动手采样、制样外,还要亲自用电镜系统地观察人体各器官、各组织、各细胞的超微结构,并在积累大量第一手资料的基础上,编写一本当时国内还没有的描述细胞和组织超微结构的书籍。为实现这个目标,以便为全校师生的科研工作提供合格的实验场所,我们实验室的建设就要努力达到国际水准。但是,当时我们手中只有一台质量还算好的电镜,没有指导老师,没有参考书,缺少制备样品的试剂和进行电镜细胞超微结构观察的经验。面对困难,大家没有退却,相信知识是靠逐步积累的,只要坚持不懈,在学过的医学知识的基础上,对照少数几本国外书籍和图片,一个一个脏器、一种一种细胞反复观察、反复思考和讨论,我们的目的一定会达到。

首先要解决制备样品所需的大量试剂问题。那时生物样品包埋所用的介质是甲基丙烯酸酯类,即俗称的有机玻璃,但它在固化时收缩率大,会引起样品收缩变形,效果不理想。当时国际上已开始使用一种环氧树脂 ———Epon812作包埋介质,它在固化时收缩率较小,不易引起样品变形。但这种试剂需要进口 (那时买进口试剂很不容易 ),又因上海地区气候潮湿,Epon812吸水性强,使用它,整个脱水和包埋过程需要在密闭的干燥环境中进行,一般是制备一种塑料的可密闭的箱子,手伸入箱中操作。这样既要增添设备,操作过程也较麻烦。为解决这个问题,我们走出校园,造访上海树脂厂,了解到他们可提供一种基本性能与 Epon812相似的环氧树脂618,估计可用作生物样品的包埋介质,而且它吸湿性较小,在上海也可不必在密闭环境中使用。于是,我们采用环氧树脂618替代 Epon812进行试验,按它们特性的差异,调整辅剂的用量,反复试验摸索,最终获得了满意的超微结构分辨率。有了充足的试剂保障,就可大量地制备样品,进行电镜观察,搜集足够资料,为编写。细胞和组织超微结构。一书打下基础。

使用何种生物组织作观察对象能更有益于读者 ?采集动物的组织当然最为方便,但我们要为医学科学的教学和科研人员提供资料,最好是用人体器官来制备观察样品。细胞内的轻微变化在电镜下都会被观察到,甚至生理性变化如饥饿、焦虑等都会引起细胞器的改变。为了能获得数量充足的、符合电镜观察要求的人活体样品,我们只能请求外科医生的帮助,在他们切除病变组织时,将病变周边接近正常的组织留作样品。由于组织缺血时间稍长便会在亚细胞水平上引起改变,我们就请医生在分离预定要切除的组织的血供之前,先为我们夹下一小块米粒大小的组织。我们则带着固定液等候在手术室门外,一旦医生取下组织块便立即将其固定,保证组织在固定前离开血供的时间尽可能的短。医生了解我们的目的后都愿意给予帮助,我们则不辞辛苦,只要知道有样品可取,就及早赶往医院,等候在手术室外,保证取到新鲜的样品。这样,全书附图共有439幅,其中取自人体标本的图片就有158幅,达全书的36%。这在许多同类专著中是不多见的。

图片制版过程又遇到一个难题,就是如何能清晰地给图片上的各种细胞器作标志,以便读者识读。当时一般方法是将印有符号的小白纸块贴在图上进行制版。但小纸块占据的空间会影响图片的观察的连续性,同时也不美观。后来,我们和出版社的同志想了很多方法,终于解决了这个问题,图片美观,符号清晰,使本书图片的质量达到了世界水平。

辛苦不负有心人。1982年这本书终于完稿,该书由人民卫生出版社编辑出版,1984年面世。多年来在电镜室的实际工作中,我们越来越体会到利用电子显微镜观察、研究细胞组织超微结构这项工作的重要意义。来我们电镜室要求做电子显微镜观察的是来自全校各科室、各医院、各研究所的老师和校外的科研人员,他们承担着各种各样的科研项目,所用的样品五花八门,从脑的最外层蜘蛛膜,到足部的跟腱,人体各器官、各组织的各种细胞等,都有人要求我们帮助他们观察,指导其研究生完成相关的研究。有的学生曾好奇地问,我们提出的各式各样的观察要求,你们怎么都能给予充分的指导 ?究其根源,就是缘于我室同事们利用电子显微镜,对人体各主要组织、器官的细胞都进行过细致的观察和研究,积累了人体细胞超微结构的较全面的知识,并结合我们所掌握的理论知识,进行综合分析,所以能够准确地理解大家课题的目的和要求,提出切实的解决办法。

。细胞和组织超微结构。这本书的出版,在国内外收到较好的反响。我们曾用此书与国际友人进行交换,得到他们的肯定,显示我国在这方面的水平。国内各地有关的教学和科研单位都采用它作参考书;我室则用来作为卫生系统医师进修班的本科生、研究生的教材和实验室研究工作的指导书。由于当时书的出版数量有限,不少人来信要求购买,还有一些出国留学生也来信想购买此书。

通过电子显微镜室的建立和编写这本书,我室的科研队伍也成熟起来。不仅能帮助校内师生和校外人员开展超微结构方面的研究工作,同时也深入开展自己的课题研究,获得丰硕的成果:首先发现并报道了心肌梗塞病人梗塞区样品中有心肌再生现象,为破除心肌不能再生的观点提供了理论依据 ;发现急性出血热病人肾小球基底膜上有免疫复合物沉积,为急性出血热发病机理的进一步探讨提供了新线索 ;在神经再植入的失神经骨骼肌组织中找到新生的运动终板,表明神经 ———肌肉的生理功能有了恢复,等等。

目前,这所电镜室已成为复旦全校师生、10所附属医院的医生和研究生们开展细胞和组织超微结构研究的实验场所。这里不仅有较好的设备,这里的老师们也有能力并愿与来自各学科的科研人员真诚合作,共同切磋,向他们提供一个满意的工作平台。通过矢志不渝的努力和学校各部门的支持,我们攻占了细胞组织超微结构学的新领域。