給細胞上色3-高爾基和高爾基染色

卡米洛?高爾基（Camillo Golgi）1843年7月7日出生在義大利科特諾（Corteno），是著名的醫生和組織病理學家。青年高爾基在歐洲最古老的大學之一的帕維亞大學（University of Pavia）學習醫學。受病理學家比朱利奧佐扎羅（Giulio Bizzozero）的啟迪和影響，高爾基專心於神經系統的研究。他在1873年發明了高爾基染色法（Golgi"s staining），揭示了神經組織的細胞形態和組織構成，是當時神經科學研究領域最重大的突破。也因如此，高爾基獲得了1906年度的諾貝爾生理學或醫學獎，表彰他在神經解剖和神經科學所做出的突出貢獻。

對於多數的組織和細胞，使用HE染色法能清晰地顯示細胞的形態。但是在研究腦的顯微結構時，科學家們遇到了困難，常規的染色方法不能很好地顯示神經細胞的形態。因此在組織學無法取得突破，不知道神經細胞形態的條件下，神經科學在很長的一段時間內停滯不前。高爾基染色法正是克服了這一巨大障礙的利器。高爾基染色法的大體過程如下。首先腦組織要在福爾馬林中固定，然後將固定後的腦組織先放入到重鉻酸鉀（potassium dichromate）溶液中一段時間（如48小時），再將腦組織浸入到硝酸銀（silver nitrate）溶液中一段時間（如48小時）就完成了染色。高爾基染色後的腦組織通常切成20～100 μm厚的切片在顯微鏡下觀察。高爾基染色的原理是進入到組織細胞中的重鉻酸鉀可與硝酸銀髮生反應，生成顯微鏡下可見鉻酸銀沉澱，使被染色的細胞呈現黑色。比較有趣的是，鉻酸銀並不發生和沉澱在所有的細胞中，而是隨機發生在為數不多的細胞上（尚不完全知曉這一機理）。中樞神經系統中的神經元經高爾基染色後，其胞體和突起（包括樹突和軸突），都被染成黑色，從而與周圍的組織和細胞形成鮮明的對比，易於觀察。高爾基使用這種方法，首次觀察到了神經元的整體形態，為神經科學的深入研究和發展奠定了基礎。高爾基還根據神經元胞體的大小和軸突的長短對神經元進行了分類，一類是胞體大軸突長的神經元（高爾基I型神經元），另一類是胞體小軸突短的神經元（高爾基II神經元）。下圖為高爾基和高爾基染色的神經元（高爾基繪製），可以清晰地看到神經元的位於中央的胞體和從胞體發出的多條突起。

高爾基根據其對神經組織研究的發現，提出了中樞神經系統的網路學說（reticular theory）來解釋腦和脊髓的結構和功能，認為其中的眾多神經元通過軸突相互融合而形成的單一的瀰漫性神經網路（diffuse nervous network）。雖然網路學說後被證明是錯誤的，但是這一學說與當時多數的實驗結果是相符的，對當時的神經科學的發展做出了一定的貢獻。

高爾基染色現在歸類為銀染法的一種，並出現了幾種改良的高爾基染色法，至今還在神經科學研究領域使用。高爾基染色為神經科學的研究帶來了春天，也為高爾基帶來了其他的收穫。比如大家熟知的重要的細胞器高爾基體（Golgi apparatus），就是高爾基用高爾基染色法在小腦的浦肯野細胞中發現的。1898年，高爾基發表文章描述了在浦肯野細胞內有一種獨立於細胞膜的絲狀網路樣結構，當時命名為內網器（internal reticular apparatus）。但是當時的多數的科學家並不認可這一發現，認為這些絲狀網路是染色的假象。確實，在光學顯微鏡下看到細胞器（亞細胞結構）是不可思議的。直到50年後，電子顯微鏡的出現，才最終確定高爾基發現的內網器就是現在所指的高爾基體。下圖是高爾基染色和電子顯微鏡下的高爾基體的形態。

再說說高爾基。1868年高爾基獲得醫學博士學位。高爾基一定是個執著的科研工作者。在1872年，為了能繼續科學研究，在一間翻新了的醫院廚房裡，他自己搭建了一個簡易的實驗室，並在其中做出了他人生中最重要的發現，一舉成名。他是劍橋大學，日內瓦大學，克里斯蒂安尼亞大學，巴黎索邦大學和雅典大學的名譽博士。1881年被任命為帕維亞大學病理學系主任。1990年被國王翁貝托一世任命為參議員。1913他成為荷蘭皇家藝術和科學學院的外籍院士。1926年1月21日，83歲的高爾基去世，被安葬在帕維亞紀念公墓。在帕維亞大學的古老建築的院子里，為他豎立了一尊大理石雕像，帕維亞大學歷史博物館專門為高爾基設立了一個展廳。高爾基被認為是他那個時代最偉大的神經科學家和生物學家。我們很難能記住高爾基的這些榮譽和職位，但是我們一定不會忘記高爾基體，高爾基染色和神經元。

【歡迎在文章底部的留言欄留言交流，同時歡迎您的投稿。】

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！