Histologie

Die Histologie (von gr. Histos = Gewebe) ist die Wissenschaft von den biologischen Geweben und somit Teilgebiet der Medizin und Biologie, genauer der Anatomie und der Pathologie.

Der Histologe/Pathologe untersucht Gewebeproben. Dazu werden mikrometerdünne, gefärbte Gewebsschnitte hergestellt und am Mikroskop beurteilt. Man spricht von morphologischer Diagnostik, da anhand des Erscheinungsbildes und färberischen Verhaltens der Gewebestrukturen der Befund erstellt wird. Zum Probengut im histologischen Institut gehören Operationspräparate (z. B. Magen, Darm, Niere), Probeexcisionen (z. B. Muttermal, Sehnen, Zystchen) und Biopsien (z. B. Magen-, Darm-, Brustgewebe-Biopsien). Mit Hilfe der modernen Technik lassen sich nun an winzigen Gewebestückchen (1-2 mm) bereits feingewebliche Diagnosen erstellen. Diese mikroinvasiven Methoden sind für die Patienten schonend und werden oft bei Vorsorgeuntersuchungen durchgeführt. Die elektronenmikroskopische Untersuchung von Gewebe fällt vorwiegend in den Forschungsbereich. Hier werden 0,5–0,01 µm dicke Schnitte hergestellt und mit einem hoch auflösenden Elektronenmikroskop begutachtet.

Zu den Aufgaben der Histologie gehört die Frühdiagnose von Tumoren (z. B. Magenbiopsie), Klassifizierung von Tumoren (gut-/bösartig), Nachweis von Stoffwechselerkrankungen, parasitären, bakteriellen, entzündlichen Erkrankungen, Hilfestellung zur Therapiewahl und vieles mehr.

Als Begründer der Histologie gilt Marie François Xavier Bichat (1771–1802), der ohne Mikroskop 21 Gewebetypen im menschlichen Körper beschrieb. Die Entstehung der Histopathologie schreibt man Johannes Peter Müller (1801–1858) zu, der 1838 ein Buch über die Natur und Struktureigenschaften von Krebs veröffentlichte. Als Vater der Histopathologie wird Rudolf Virchow (1821–1902) bezeichnet.

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Histotechnik

Bevor ein Pathologe/Biologe die feingeweblichen Details einer Patientenprobe/eines Experimentes begutachten kann, muss das Gewebe einer ausführlichen Verarbeitung unterzogen werden. Diese Methoden fasst man als Histotechnik zusammen und werden im histologischen Labor von biomedizinischen AnalytikerInnen bzw. MTAs durchgeführt.

Die Gewebeverarbeitung im histodiagnostischen Labor umfasst die Begriffe:

• Fixierung zur Stabilisierung des Gewebes (Hauptfixans: 4 % neutral gepufferte Formaldehydlösung)
• makroskopische Begutachtung, Zuschnitt der aussagekräftigen Gewebebezirke
• Entwässerung und Imprägnierung des Gewebes mit flüssigem Paraffin
• Einblocken des Gewebes in Paraffin; Paraffinquader wird hergestellt, der das Gewebe beinhaltet.
• In modernen Histologielaboren werden die Gewebsstückchen in sogenannte "Einbettkassetten" gelegt.

In diesen durchläuft die Gewebeprobe die Entwässerung und Einparaffinierung. Danach dient die Kassette als Blockunterlage und kann so in den sogenannten Schnellspannrahmen, mit dem die meisten heutigen Mikrotome versehen sind, eingespannt werden.

• Herstellung von 2-5 µm dicken Schnitten am Mikrotom
• histologische Färbetechniken

Die Verarbeitung von FFPE-Gewebe (formalin-fixiertes paraffin-eingebettetes Gewebe) inklusive der Hämatoxylin-Eosin-Färbung stellt die weltweite Routine-Methode der Pathologie dar und dauert durchschnittlich ein bis zwei Tage von der Probenannahme bis zur Befundung. Im Gegensatz zum klinisch-chemischen Labor sind viele Arbeitsschritte von Hand durchzuführen. Besonders die Schnittherstellung am Mikrotom bedarf großen Geschicks.

Schnellschnittuntersuchung

Bei manchen Operationen benötigt der Chirurg noch während der Operation Informationen über das entnommene Gewebe für seine weitere Vorgehensweise. In diesem Fall wird ein Teil der Probe innerhalb von sieben Minuten als Schnellschnitt verarbeitet.

• Gewebestabilisierung durch Gefrieren (ca. -20 °C), je nach Gewebeart
• Herstellung eines 5-10 µm dicken Schnittes am Kryostat
• Schnell-HE-Färbung
• Befundung

Färbemethoden der Histologie

Es gibt eine Unzahl verschiedener histologischer Färbungen, die im Laufe der letzten 120 Jahre entwickelt wurden. Der Großteil stammt aus den ersten 30 Jahren des vorigen Jahrhunderts. Im modernen Histolabor hat sich eine überschaubare Anzahl an Färbungen durchgesetzt. An erster Stelle steht die Hämatoxylin-Eosin-Färbung als Routine- und Übersichtsfärbung. Dafür werden meist computergesteuerte Färbeautomaten eingesetzt. Daneben werden für bestimmte Fragestellungen sogenannte Spezialfärbungen (meist von Hand) durchgeführt. Die Färbetheorie der biologischen Färbungen begründet sich meist in der Affinität bestimmter Gewebestrukturen zu bestimmten Farbstoffen. Die Hauptbindungskraft ist die Ionenbindung (saure Farbstoffe werden an basische Proteine gebunden). Bei histochemischen Methoden entwickelt sich eine färbige Substanz erst durch die Reaktion mit einem Gewebeinhaltsstoff (z.B. Berliner-Blau-Reaktion, Perjodacid-Schiff'sche Reaktion). Des Weiteren gibt es noch enzymhistochemische Methoden, wo zelleigene Enzyme eine Farbentwicklung bewirken.

Diese klassische Histotechnik wird seit den 80er Jahren durch die Immunhistochemie ergänzt. Hier beruht der Nachweis von "Zelleigenschaften" auf einer Antigen-Antikörper-Reaktion. In einer Mehr-Schritt-Technik erfolgt die Sichtbarmachung der Reaktion durch eine Chromogenentwicklung (z.B. Diaminobenzidin) am Ort des Antigens (Proteins). Seit den 90er Jahren findet die in-situ-Hybridisierung Eingang in die histologische Diagnostik. Hier beruht der Nachweis auf der Aufschmelzung und spontanen Anlagerung von DNA-Doppel- bzw. Einzel-Strängen. Es werden Nukleinsäure-Sequenzen mithilfe sogenannter "Sonden" dargestellt. Sind diese Sonden mit Fluorchromen markiert, spricht man von Fluorochrom-in-situ-Hybridisierung FISH.

Mit dieser morphologischen Molekularpathologie beginnt ein neuer Abschnitt der Histodiagnostik.

Übliche Färbemethoden sind:

• Hämatoxylin-Eosin-Färbung: Zellkerne, Bakterien, Kalk >> blau; Zytoplasma, Kollagen >> rot
• PAS-Färbung: (Perjodsäure-Schiffsches Reagenz): neutrale Glykokonjugate (Schleimstoffe) >> magentarot
• Berlinerblau-Reaktion: Nachweis von dreiwertigen Eisenionen im Gewebe
• Reticulinfärbung nach Gomori: Versilberung, reticuläre Fasern >> schwarz
• von Kossa Färbung: Versilberung; Verkalkungen >> schwarz
• Giemsa-Färbung: Blutzellenfärbung
• Gramfärbung: Bakteriendifferenzierung in gram-positiv (blau) und negativ (rot)
• Ziehl-Neelsen: säurefeste Stäbchen (Tuberkulose) >> rot
• Azan (Azokarmin G-Anilinblau)
• Elastica (Resorcin-Fuchsin / Orcein): elastische Fasern schwarz-violett
• van Gieson (Eisenhämatoxylin / Pikrinsäure / Säurefuchsin): Kerne braun-schwarz, Bindegewebe rot, Muskulatur gelb
• LFB (Luxol Fast Blue / Kresylviolett): Markscheiden türkisblau, Kerne blauviolett
• Trichrom nach Masson-Goldner (Eisenhämatoxilin / Lichtgrün): differenzierte Anfärbung der Bindegewebskomponenten
• Eisenhämatoxylin nach Heidenhain (EH)
• Neu-Metyhlenblau-Färbung, NMB-Färbung:
• Golgi-Färbung: Versilberung einzelner Neurone
• Kongorot- Färbung: Darstellung von Amyloidablagerungen Amyloidose

Siehe auch: Silberfärbung

Gewebearten

• Epithelgewebe
• Binde- und Stützgewebe
  • Bindegewebe
  • Knorpelgewebe
  • Knochengewebe
  • Blut (Bindegewebe mit flüssigem Stroma)
• Muskelgewebe
• Nervengewebe

Literatur

• Hans-Christian Burck: Histologische Technik, Thieme-Verlag, ISBN 3-13-314306-9
• Renate Lüllmann-Rauch: Taschenlehrbuch Histologie, 2. Auflage, Thieme Verlag, ISBN 3-13-129242-3
• Schiebler: Histologie, Springer-Verlag
• H. Leonhardt: Histologie, Zytologie und Mikroanatomie des Menschen, Thieme-Verlag
• W. Kühnel: Taschenatlas der Zytologie, Histologie und mikroskopischen Anatomie, Thieme-Verlag
• U. Welsch: Lehrbuch Histologie
• U. Welsch: Atlas Histologie
• Werner Tackmann: Repetitorium der Histologie : Teil 1 Zell- und Gewebelehre, 1999, ISBN 3-932723-00-7 Teil 2 Organe und Systeme. 1999, ISBN 3-932723-01-5
• J.A. Kiernan: Histological and histochemical Methods. 1999, Arnold, ISBN 0-7506-4936-4
• Gudrun Lang: Histotechnik. 2006, Springer-Wien-New York, ISBN 3-211-33141-7