Mikroskopische Anatomie

Englisch: histology

Das Wort Histologie ist zusammengesetzt aus dem Wort „histos“, was im Griechischen „Gewebe“ bedeutet und dem lateinischen Wort „logos“ für „Lehre“. In der Histologie, also „Gewebelehre“, bedient man sich im Alltag technischer Hilfsmittel wie beispielsweise einem Lichtmikroskop, um den Aufbau verschiedener Strukturen zu erkennen. Des Weiteren gibt es in der mikroskopischen Anatomie eine Gliederung der Organe in immer kleiner werdende Bestandteile:

1. Histologie – Die Gewebelehre ist ein wichtiger Bestandteil der Medizin und der Biologie, beziehungsweise der Anatomie oder der Pathologie.
2. Zytologie – Die Zelllehre beschäftigt sich mit der funktionellen Zusammensetzung der Zellen.
3. Molekularbiologie – Die Zellen sind wiederum aus vielen kleinen Molekülen (Teilchen) aufgebaut.

Ihre Hauptaufgaben sind die Frühdiagnostik von Gewülsten (Tumoren) und ob diese gutartig oder bösartig sind, sowie der Nachweis von Stoffwechselerkrankungen, bakterielle, entzündliche oder parasitäre Erkrankungen. Zusätzlich trägt die Gewebelehre zur Therapieentscheidung bei und hat in der Klinik und im Forschungsalltag viele weiter Aufgaben.

Der Pathologe erhält eine Gewebeprobe, beispielsweise durch Probeexzision aus Magen, Darm, Leber etc., oder ein Stück „Tumor“, das von einem Organ operativ entfernt wurde und fertigt mikrometerdünne Schnitte an. Diese werden eingefärbt und können mit dem Lichtmikroskop oder zusätzlich mit dem Elektronenmikroskop untersucht werden. Zweiteres ist sehr hochauflösend und wird vor allem im Bereich der Forschung eingesetzt.

Die Histotechnik befasst sich mit der genauen Verarbeitung des Gewebes, bevor es überhaupt erst untersucht werden kann. Dafür ist im Labor meist der medizinisch technische Assistent (MTA) verantwortlich. Hierzu zählen: die Fixierung des Gewebes, welche der Stabilisierung dient; das makroskopische (mit dem Auge durchgeführte) Betrachten des Gewebes, sowie dessen Zuschnitt, welcher von einem Arzt ausgeführt wird; Das Entwässern und Imprägnieren des Gewebes in flüssigem Paraffin; das Einblocken der Gewebeprobe in Paraffin; das Ausschneiden von 2 - 5 µm dicken Schnitten sowie das Befestigen am Glasobjektträger und zuletzt das Einfärben der Schnitte.
Die Routine Methode in der Histotechnik ist die Herstellung eines FFBE-Präparates, also einem in Formalin-fixiertem paraffin-eingebetteten Gewebe, dass danach noch in Hämatoxylin-Eosin gefärbt wird. Dieser Prozess dauert von der Probeentnahme bis zum Ergebnis der Analyse (Befundung) etwa ein bis zwei Tage.

Diese ist erforderlich, wenn der Chirurg während einer Operation Informationen zum entnommenen Gewebe braucht, um den Verlauf des Eingriffes zu entscheiden. Zum Bespiel wird ein kleiner bösartiger Tumor aus der Niere rausoperiert. Nun ist der Schnellschnitt erforderlich, um zu sehen, ob der Tumor schon ganz entfernt worden ist, oder ob noch massig bösartiges Gewebe an den Randzonen der Gewebeproben ist. Am Ende entscheidet der Ausgang der Schnellschnittuntersuchung den Operationsverlauf sowie den weiteren Therapieplan des Patienten.

Wie funktioniert eine Schnellschnittuntersuchung? Innerhalb von 10 Minuten wird bei -20°C das Gewebe durch Gefrierung stabilisiert, dann wird am so genannten Mikrotom ein 5 – 10 µm dicker Schnitt angefertigt. Dieser wird auf einen Objektträger, eine kleine Glasplatte, gelegt und schnell eingefärbt. Am Ende erfolgt noch die Befundung unter dem Mikroskop und das Ergebnis kann gleich an den OP-Saal weitergeleitet werden.

In den letzten 120 Jahren haben sich viele histologische Färbemethoden entwickelt. Man teilt die Zellstrukturen und die Gewebe anhand der Farbreaktion mit den Farbstoffen ein in basophile, azidophile und neutrophile Zellen. Des Weiteren existieren noch agyrophile und nukleophile Strukturen.

Basophil färbt sich all das, was eine Säuregruppe beinhaltet und mit einem basischen Farbstoff (zum Beispiel Hämatoxylin oder Methylenblau) eingefärbt wird. Der Zellkern ist unter anderem basophil.

Strukturen, die azidophil sind, sind basisch und lassen sich deshalb mit Eosion oder Säurefuchsin (sauren Farbstoffen) anfärben. Hierzu zählen das Zytoplasma sowie kollagene Fasern. Neutrophile bzw. lipophile Bestandteile können sowohl nicht mit einem sauren als auch nicht mit einem basischen Farbstoff reagieren und sich so auch nicht anfärben.

Agyrophile Bestandteile können Silberionen binden und zu elementarem Silber umwandeln. Eine nukleophile (Nukleus = Zellkern, Zellkern-liebende) Farbreaktion entsteht durch nukleophile Farbstoffe im Zellkern. Es handelt sich hierbei um DNA- bindende oder basische Stoffe, die an Nukleinsäuren binden.

Die altbewährten chemischen Färbemethoden sind heute durch immunologische Methoden ergänzt worden. Die Antigen-Antikörper-Reaktion macht man sich bei dieser Technik zunutze, um gewisse Zelleigenschaften nachweisen zu können. Durch eine ausgeklügelte Technik kann die Reaktion dann noch sichtbar gemacht werden.

Häufig eingesetzte Färbemethoden sind:
HE-Färbung = Hämatoxylin-Eosin-Färbung: Hämatoxylin, ein natürlicher Farbstoff, färbt alle Strukturen blau, die basophil (= basisch liebend) und deshalb sauer sind, wie beispielsweise die DNA, Zellkerne, Ribosomen, usw. Eosin wird hingegen synthetisch hergestellt. Eosin färbt alle Zellstrukturen rot, wenn diese azidophil (=säure liebend) bzw. basisch sind. Die Proteine des Zytoplasmas, Mitochondrien, und Kollagen zählen dazu.

Azan-Färbung: Sie setzt sich aus den Anfangsbuchstaben beider Farben zusammen, Azokarmin G und Anilinblau-Goldorange: Hiermit lässt sich der Zellkern und Muskelfasern rot und das Zytoplasma rötlich anfärben. Kollagen- und retikuläre Fasern werden bei dieser Färbung blau.
Die Giemsa-Färbung (Giemsas Azur-Eosin-Methylenblau) dient der Färbung von Blutzellausstrichen. Zellkerne sind anhand der purpurroten Farbreaktion gut zu erkennen. Das Zytoplasma färbt sich bläulich ein.

Bei der Elasticafärbung (Resorcin-Fuchsin / Orcein) werden alle elastischen Fasern schwarz-violett dargestellt.

Die van Gieson Färbmethode zeichnet sich dadurch aus, dass zuerst mit Hämatoxylin gefärbt wird. Im Anschluss daran kommt Pikrinsäure-Säurefuchsin (Pikrofuchsin) bzw. Pikrinsäure-Thiazin zum Einsatz. So stellen sich am Ende die Zellkerne schwarz-dunkelbraun dar, das Zytoplasma wirkt eher hellbraun. Die Gegenfärbung mit Pikrinsäure-Säurefuchsin färbt die elastischen Fasern und das Muskelgewebe orange-gelb und die Kollagenfasern rot.

Bei der Trichromfärbung nach Masson-Goldner ist die Farbstoffmolekülgrösse der wichigste Faktor der Färbmethode. Verwendet wird Eisenhämatoxilin , mit meistens drei zusätzlichen Farbstoffen, nämlich Säurefuchsin , Orange G und Lichtgrün. Es färbt sich kollagenes Bindegewebe und Schleim grün an, Zellkerne blauschwarz, Zytoplasma rot, Muskulatur blassrot und rote Blutkörperchen (Erythrozyten) orangerot an.

Zusätzlich gibt es eine Gramfärbung, die zur Differenzierung von Bakterien dient. Gram-positive Bakterien werden blau und gram-negative Bakterien werden rot eingefärbt.

Die Ziehl-Neelsen-Färbung wird auch bei Bakterien und zwar bei solchen, die säurefest sind, eingesetzt und stellt beispielsweise Tuberkulose-Erreger rot dar.

Weitere Färbungen, die hier noch erwähnt werden sollten, sind die Berliner-Blau Reaktion, welche für den Nachweis von dreiwertigen Eisenionen im Gewebeschnitt verantwortlich ist und die Eisenhämatoxylin Färbmethode nach Heidenhain.