HISTOCHEMIE: BEGRÜNDUNG, VERARBEITUNG, FÄRBUNG - BIOLOGIE - 2025

Die Histochemikalie ist aufgrund ihres Reaktionsprinzips von Gewebekomponenten wie Kohlenhydraten, Lipiden und Proteinen, unter anderem chemischen Farbstoffen, ein nützliches Werkzeug bei der Untersuchung der Morphologie verschiedener biologischer Gewebe (Pflanzen und Tiere).

Dieses wertvolle Werkzeug ermöglicht es nicht nur, die Zusammensetzung und Struktur von Geweben und Zellen zu identifizieren, sondern auch die verschiedenen Reaktionen, die in ihnen auftreten. Ebenso können mögliche Gewebeschäden, die durch das Vorhandensein von Mikroorganismen oder anderen Pathologien verursacht werden, nachgewiesen werden.

Histochemische Färbungen. Nilvirus, grampositive und gramnegative Bakterien (Gram), Histoplasma capsulatum (Grocott), Mycobacterium tuberculosis (Ziehl Neelsen). Quelle: Pixinio.com/Wikipedia.org/Nephron / CDC / Dr. George P. Kubica

Die Histochemie der vergangenen Jahrhunderte hat wichtige Beiträge geleistet, beispielsweise die Demonstration der Existenz der Blut-Hirn-Schranke durch Paul Ehrlich. Dies war möglich, weil das Gehirn des von Ehrlich verwendeten Versuchstiers nicht mit Anilin angefärbt war, das ein basischer Farbstoff ist.

Dies führte zur Verwendung verschiedener Farbstoffe wie Methylenblau und Indophenol, um die verschiedenen Zelltypen zu färben. Dieser Befund führte zur Einteilung der Zellen in acidophile, basophile und neutrophile Zellen entsprechend ihrer spezifischen Färbung.

Jüngste Studien haben diese Technik angewendet, um das Vorhandensein verschiedener Verbindungen, einschließlich Phenole, sowie Kohlenhydrate und nichtstruktureller Lipide, in den Geweben der Litsea glaucescens-Spezies, besser bekannt als Lorbeer, zu zeigen. Finden Sie diese, sowohl im Blatt als auch im Holz.

Ebenso identifizierten Colares et al., 2016, die Pflanze von medizinischem Interesse Tarenaya hassleriana unter Verwendung histochemischer Techniken. Bei dieser Spezies wurde das Vorhandensein von Stärke, Myrosin sowie phenolischen und lipophilen Verbindungen nachgewiesen.

Basis

Die Histochemie basiert auf der Färbung von Zellstrukturen oder Molekülen, die im Gewebe vorhanden sind, aufgrund ihrer Affinität zu bestimmten Farbstoffen. Die Reaktion der Färbung dieser Strukturen oder Moleküle in ihrem ursprünglichen Format wird später im optischen Mikroskop oder Elektronenmikroskop sichtbar gemacht.

Die Spezifität der Färbung beruht auf dem Vorhandensein von ionenakzeptierenden Gruppen, die in Zellen oder Gewebemolekülen vorhanden sind.

Schließlich besteht das Ziel histochemischer Reaktionen darin, dies durch Färbung zeigen zu können. Von den größten biologischen Strukturen bis zu den kleinsten Geweben und Zellen. Dies kann erreicht werden, indem die Farbstoffe chemisch mit den Molekülen der Gewebe, Zellen oder Organellen reagieren.

Strafverfolgung

Die histochemische Reaktion könnte Schritte vor der Durchführung der Technik umfassen, wie z. B. Fixieren, Einbetten und Schneiden des Gewebes. Daher muss berücksichtigt werden, dass in diesen Schritten die zu identifizierende Struktur beschädigt werden kann, was zu falsch negativen Ergebnissen führt, selbst wenn sie vorhanden ist.

Trotzdem ist die vorherige Fixierung des Gewebes wichtig, da sie eine Autolyse oder Zellzerstörung verhindert. Hierzu werden chemische Reaktionen mit organischen Lösungsmitteln wie Formaldehyd oder Glutaraldehyd eingesetzt.

Der Stoff wird so eingearbeitet, dass er beim Schneiden seine Festigkeit beibehält und somit eine Verformung verhindert. Schließlich wird der Schnitt mit einem Mikrotom zur Untersuchung von Proben durch optische Mikroskopie gemacht.

Zusätzlich wird empfohlen, vor der histochemischen Färbung externe oder interne Positivkontrollen in jede Testreihe aufzunehmen. Sowie die Verwendung spezifischer Farbstoffe für die zu untersuchenden Strukturen.

Histochemische Färbungen

Von der Entstehung histochemischer Techniken bis zur Gegenwart wurde eine breite Palette von Färbungen verwendet, einschließlich der am häufigsten verwendeten, wie: Periodsäure Schiff (PAS), Grocott, Ziehl-Neelsen und Gram.

Ebenso wurden weniger häufig andere Farbstoffe verwendet, wie beispielsweise Tusche, Orcein oder Massons Trichromfärbung.

Periodsäure Schiff (PAS)

Mit dieser Färbung können Moleküle mit hohem Kohlenhydratgehalt beobachtet werden, wie z. B.: Glykogen und Mucin. Es ist jedoch auch nützlich zur Identifizierung von Mikroorganismen wie Pilzen und Parasiten. Neben bestimmten Strukturen (Basalmembran) in der Haut und anderen Geweben.

Die Basis für diese Färbung ist, dass der Farbstoff die Kohlenstoffbindungen zwischen zwei nahe gelegenen Hydroxylgruppen oxidiert. Dies erzeugt die Freisetzung der Aldehydgruppe, und dies wird durch das Schiffsche Reagenz nachgewiesen, wobei eine violette Farbe abgegeben wird.

Das Schiff-Reagenz besteht aus basischem Fuchsin, Natriummetabisulfit und Salzsäure, wobei diese Komponenten für die Purpurfärbung verantwortlich sind, wenn Aldehydgruppen vorhanden sind. Ansonsten entsteht eine farblose Säure.

Die Intensität der Färbung hängt von der Menge der in den Monosacchariden vorhandenen Hydroxylgruppen ab. Beispielsweise kann bei Pilzen, Basalmembranen, Mucinen und Glykogen die Farbe von rot nach lila wechseln, während die Kerne blau färben.

Grocott

Es ist einer der Flecken mit der höchsten Empfindlichkeit bei der Identifizierung von Pilzen in in Paraffin eingebetteten Geweben. Dies ermöglicht die Identifizierung der verschiedenen Pilzstrukturen: Hyphen, Sporen, Endosporen ua Daher wird es als Routinefärbung für die Diagnose von Mykose angesehen.

Es wird insbesondere zur Diagnose von Lungenmykosen wie Pneumozystose und Aspergillose verwendet, die durch einige Pilze der Gattungen Pneumocystis bzw. Aspergillus verursacht werden.

Diese Lösung enthält Silbernitrat und Chromsäure, wobei letztere ein Fixier- und Farbstoff ist. Das Grundprinzip ist, dass diese Säure die Oxidation von Hydroxylgruppen zu Aldehyden durch Mucopolyacharide erzeugt, die in Pilzstrukturen vorhanden sind, beispielsweise in der Zellwand von Pilzen.

Schließlich wird das in der Lösung vorhandene Silber durch die Aldehyde oxidiert, wodurch eine schwarze Färbung verursacht wird, die als Argentafin-Reaktion bezeichnet wird. Kontrastmittel wie Hellgrün können ebenfalls verwendet werden und somit werden die Pilzstrukturen in Schwarz mit hellgrünem Hintergrund beobachtet.

Ziehl-Neelsen

Diese Färbung beruht auf dem teilweisen oder vollständigen Vorhandensein einer Säure-Alkohol-Resistenz in einigen Mikroorganismen wie den Gattungen Nocardia, Legionella und Mycobacterium.

Die Verwendung dieser Färbung wird empfohlen, da die Zellwand der zuvor genannten Mikroorganismen komplexe Lipide enthält, die das Eindringen der Farbstoffe behindern. Besonders in Proben aus den Atemwegen.

Darin werden starke Farbstoffe wie Carbolfuchsin (Grundfarbstoff) verwendet und Wärme angewendet, damit der Mikroorganismus den Farbstoff zurückhalten kann und sich mit Säuren und Alkoholen nicht verfärbt. Schließlich wird eine Methylenblau-Lösung aufgetragen, um die verfärbten Strukturen zu färben.

Das Vorhandensein einer Säure-Alkohol-Resistenz wird bei rot gefärbten Strukturen beobachtet, während Strukturen, die dem Ausbleichen nicht widerstehen, blau gefärbt sind.

Gramm und chinesische Tinte

Das Gram ist unter anderem eine sehr nützliche Färbung bei der Diagnose von Bakterien- und Pilzinfektionen. Diese Färbung ermöglicht es, zwischen grampositiven und gramnegativen Mikroorganismen zu unterscheiden, was die Unterschiede in der Zusammensetzung der Zellwand deutlich zeigt.

Während Tusche ein Fleck ist, der verwendet wird, um Strukturen zu kontrastieren, die Polysaccharide (Kapseln) enthalten. Dies liegt daran, dass sich in der Umgebung ein Ring bildet, der bei Cryptococcus neoformans möglich ist.

Orcein

Bei dieser Färbung werden die elastischen Fasern und Chromosomen verschiedener Zellen gefärbt, was die Bewertung des Reifungsprozesses der letzteren ermöglicht. Aus diesem Grund war es in zytogenetischen Studien sehr nützlich.

Dies beruht auf der Aufnahme des Farbstoffs durch die negative Ladung von Molekülen wie DNA, die in den Kernen einer Vielzahl von Zellen vorhanden sind. Diese sind also blau bis dunkelviolett gefärbt.

Massons Trichrom

Diese Färbung wird verwendet, um einige Mikroorganismen oder Materialien zu identifizieren, die Melanpigmente enthalten. Dies ist der Fall bei Mykosen, die durch dematische Pilze, Phäohifomykose und Eumycetome mit schwarzen Körnern verursacht werden.

Abschließende Gedanken

In den letzten Jahren wurden viele Fortschritte bei der Entwicklung neuer Diagnosetechniken erzielt, bei denen die Histochemie eine Rolle spielt, die jedoch mit anderen Grundlagen oder Prinzipien verbunden sind. Diese Techniken haben einen anderen Zweck als im Fall der Immunhistochemie oder Enzymohistochemie.

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