Журнал Здоровье №10 (82) 1961

Если богатый энергией ультрафиолетовый свет поглотится способным к люминесценции веществом, то молекулы этого вещества приобретают дополнительный запас энергии и становятся, как говорят физики, возбужденными. Возбужденные молекулы стремятся «успокоиться», возвратиться к исходному по запасам энергии состоянию. Возврат к исходному состоянию сопровождается отдачей во внешнюю среду некоторой части поглощенной энергии в виде люминесцентного света.

На этом и основана работа люминесцентного микроскопа.

Источником света в нем служит ртутно-кварцевая лампа, весьма близкая к той, которую часто используют для ультрафиолетового облучения детей, людей, работающих под землей, и некоторых больных (горное солнце). Чтобы получить ультрафиолетовый свет с определенными длинами волн, перед лампой помещают особое черное стекло-фильтр. Достигая рассматриваемого в микроскоп объекта, свет возбуждает его молекулы и он начинает светиться — люминесцировать.

Примечательно, что цвет свечения зависит от особенностей веществ, входящих в состав наблюдаемого объекта. Так, зеленый пигмент растений— хлорофилл — люминесцирует огненно-красным светом, бесцветный хинин — небесно-голубым, витамин А — золотисто-желтым, акрихин — зеленым и т. д. Причем цветное свечение наблюдается в микроскопе на темном фоне. Это создает необычайный контраст и позволяет с большой четкостью различать мельчайшие детали строения изучаемого объекта. С помощью люминесцентного микроскопа можно обнаружить такие малые количества вещества, которые нельзя выявить даже тонким химическим анализом.

Картина, наблюдаемая в люминесцентный микроскоп, подобна той, которую мы видим ночью в городе, когда зажигаются огни цветных реклам, когда уже издали хорошо видны цветные светящиеся огоньки светофоров или зеленые лампочки свободных такси.

Что же практически дает люминесцентный микроскоп, как он помогает биологам и врачам?

Как мы уже отмечали, в люминесцентный микроскоп превосходно видны даже единичные бактерии и их строение: светящиеся невидимки обнаруживают себя. А это чрезвычайно важно для раннего распознавания, например, таких болезней, как туберкулез, дифтерия, гонорея.

Во многих лабораториях и клиниках были проведены сравнения люминесцентно-микроскопических методов диагностики туберкулеза и дифтерии с обычно применяемыми способами. Преимущества оказались на стороне люминесцентной микроскопии. Исследовали мокроту, мазок с поверхности слизистой оболочки, где в очень небольшом количестве могут содержаться бактерии, вызывающие заболевания. Обычно, чтобы обнаружить болезнетворные микроорганизмы, анализируемую жидкость приходилось помещать в особую питательную среду и несколько дней ждать, не вырастут ли на ней колонии микробов. Люминесцентная микроскопия позволяет очень быстро и точно ответить на вопрос, есть ли в организме возбудители заразных болезней.

Нужно сказать, что не все объекты, интересующие биологов и врачей, обладают способностью люминесцировать. Но посредством обработки люминесцирующими веществами их можно заставить светиться.

После такой обработки многие бактерии, вирусы светятся одинаково, и их трудно отличить друг от друга. Тогда на помощь приходит специальный способ люминесцентной микроскопии, позволяющий установить принадлежность бактерии к определенному виду болезнетворных микробов.

Для этой цели используют остроумный прием люминесцентной метки. В чем же он состоит?

Все знают, что такое иммунитет. Если у человека было какое-то инфекционное заболевание, то, заразившись им еще раз, он либо вовсе не заболеет, либо перенесет болезнь значительно легче. Это происходит потому, что организм защищают особые белки, называемые антителами. Они возникают во время заболевания. Соединяясь с бактериями, вызвавшими болезнь, антитела обезвреживают их. Так организм борется с внедрившейся инфекцией, приобретая иммунитет к тем или иным заболеваниям. Интересно, что антитела соединяются лишь с теми бактериями, против которых они возникли.

Если такие белки-антитела соединить с люминесцирующими красителями, то эти белки станут люминесцентно-мечеными, к ним словно будут привязаны светящиеся фонарики.

Теперь допустим, что нам нужно проверить, не содержатся ли в исследуемой среде болезнетворные бактерии, например возбудители сибирской язвы, которые не способны люминесцировать. Для этого в среду добавляют немного люминесцентно-меченых антител. И они, словно по команде, среди тысяч других бактерий тотчас же отыщут возбудителей сибирской язвы. Прочно соединившись с ними, светящиеся антитела помогут обнаружить невидимок.

Чувствительность метода люминесцентной метки чрезвычайно велика. Среди десятков тысяч посторонних бактерий мы в течение 30–40 минут найдем единичные, интересующие нас микроорганизмы. А это значит, что можно быстро обнаружить болезнетворные бактерии в пищевых продуктах, в почве, в живых организмах. Таким образом, люминесцентная микроскопия весьма важна для многих отраслей науки и практики.

Метод люминесценции позволяет также отличать живые микроорганизмы от мертвых. Это имеет огромное значение Для тех производств, где требуется быстро определить жизнеспособность полезных микробов, участвующих в химических процессах, например хлебопечении, виноделии, пивоварении. Столь же важно установить, не попали ли посторонние вредные бактерии в различные продукты.

С помощью люминесцентного микроскопа можно судить о жизнеспособности клеток животных и человека. Выяснилось, например, что клетки раковых опухолей люминесцируют совершенно иначе, чем нормальные, здоровые клетки. Раковые клетки дают оранжево-красное свечение, тогда как здоровые — зеленое. Это настолько отчетливо различимо, что даже ничтожно малая группа из нескольких раковых клеток тотчас же может быть обнаружена. Все исследование занимает несколько минут и по технике выполнения крайне просто. Его можно применять во время хирургических операций для определения распространения злокачественной опухоли.

Люминесцентно-микроскопическое исследование помогает обнаружить опухолевый процесс в начале его развития, когда лечение приносит положительные результаты. Методы исследования начальных стадий развития опухолевого процесса были разработаны сначала у нас в Советском Союзе, затем в США и Канаде. Опыт показывает, что в подавляющем большинстве случаев исследование при помощи люминесцентного микроскопа позволяет правильно и своевременно различить опухолевые клетки.