Histopathologie

Die Histopathologie (zusammengesetzt aus den griechischen Wörtern ἱστός histos „Gewebe“, πάθος pathos „Leiden“ und -λογία -logia „Lehre von“) ist die mikroskopische Untersuchung von Gewebe zur Erforschung von Krankheitserscheinungen . In der klinischen Medizin bezeichnet die Histopathologie die Untersuchung einer Biopsie oder eines Operationspräparats durch einen Pathologen , nachdem das Präparat verarbeitet und histologische Schnitte auf Objektträger aufgebracht wurden. Im Gegensatz dazu untersucht die Zytopathologie freie Zellen oder Gewebsmikrofragmente (sogenannte „Zellblöcke“).

Die histopathologische Untersuchung von Gewebe beginnt mit einer Operation , Biopsie oder Autopsie . Das Gewebe wird aus dem Körper oder der Pflanze entnommen und anschließend, oft nach fachgerechter Präparation im frischen Zustand, in ein Fixiermittel eingelegt , das es stabilisiert und vor dem Verfall schützt . Das gebräuchlichste Fixiermittel ist 10%iges neutral gepuffertes Formalin (entsprechend 3,7 % (w/v) Formaldehyd in neutral gepuffertem Wasser, z. B. phosphatgepufferter Kochsalzlösung ).

Anschließend wird das Gewebe mittels chemischer Fixierung oder Gefrierschnitt für die mikroskopische Betrachtung vorbereitet .

Wird eine größere Gewebeprobe, z. B. aus einem chirurgischen Eingriff, entnommen, untersucht ein Pathologe diese und wählt den Teil aus, der am ehesten eine aussagekräftige und präzise Diagnose ermöglicht. Dieser Teil wird zur mikroskopischen Untersuchung entnommen, ein Vorgang, der gemeinhin als Präparation oder Zerschneiden bezeichnet wird. Größere Proben werden so zugeschnitten, dass ihre anatomischen Strukturen korrekt in der Kassette positioniert werden. Bestimmte Proben (insbesondere Biopsien) können vorab in Agar eingebettet werden, um die korrekte Gewebeausrichtung in der Kassette, im Gewebeblock und schließlich auf dem Objektträger für die Mikroskopie zu gewährleisten. Anschließend wird die Probe für den Großteil der weiteren Bearbeitung in eine Kunststoffkassette gelegt.

Neben Formalin wurden auch andere chemische Fixiermittel verwendet. Mit dem Aufkommen der Immunhistochemie (IHC) und der molekularpathologischen Diagnostik dieser Proben hat sich Formalin jedoch zum Standardfixiermittel in der humanen Histopathologie entwickelt. Die Fixierungszeiten sind für sehr kleine Proben kürzer, und es existieren etablierte Standards in der humanen Histopathologie.

Das Wasser wird der Probe in aufeinanderfolgenden Schritten durch Zugabe von Alkohol in steigenden Konzentrationen entzogen . ^{[ 1 ]} In der letzten Dehydratisierungsphase wird Xylol anstelle von Alkohol verwendet, da das im nächsten Schritt verwendete Wachs in Xylol , nicht aber in Alkohol löslich ist und somit in die Probe eindringen kann. ^{[ 1 ]} Dieser Prozess ist in der Regel automatisiert und wird über Nacht durchgeführt. Die mit Wachs infiltrierte Probe wird anschließend in einen individuellen Einbettungsbehälter (meist aus Metall) überführt. Schließlich wird geschmolzenes Wachs um die Probe im Behälter herum aufgetragen und bis zur Erstarrung abgekühlt, um sie in den Wachsblock einzubetten. ^{[ 1 ]} Dieser Prozess ist notwendig, um eine korrekt ausgerichtete und ausreichend stabile Probe für die Anfertigung dünner Mikrotomschnitte für den Objektträger zu erhalten.

Sobald der in Wachs eingebettete Block fertiggestellt ist, werden Schnitte daraus angefertigt und üblicherweise auf einem Wasserbad ausgebreitet. Dies geschieht in der Regel manuell und erfordert Fachkenntnisse (Histotechnologe/Histotechnologin). Das Laborpersonal entscheidet, welche Teile des Wachsstreifens der Probe auf die Objektträger aufgebracht werden. Üblicherweise werden mehrere Objektträger aus verschiedenen Schichten des Blocks hergestellt. Anschließend wird der Dünnschnitt gefärbt und mit einem Deckglas versehen. Gängige Färbungen erfolgen normalerweise automatisch; selten verwendete Färbungen werden jedoch häufig manuell durchgeführt. ^{[ 1 ]}

Bei Verdacht auf ein Lymphom wird zunächst ein Abklatschpräparat angefertigt. Dabei wird ein Objektträger leicht gegen das entnommene Lymphgewebe gedrückt und anschließend gefärbt (üblicherweise mit Hämatoxylin und Eosin ) und lichtmikroskopisch untersucht . Die zweite Methode der histologischen Aufbereitung ist die Gefrierschnitttechnik . Diese hochtechnische Methode wird von einem erfahrenen Histowissenschaftler durchgeführt. Das Gewebe wird eingefroren und mit einem Mikrotom in einem Kryostaten, einem Gerät zur Kühlung unter dem Gefrierpunkt, in dünne Schnitte zerlegt . Die dünnen Gefrierschnitte werden auf einen Objektträger aufgebracht, sofort und kurz in flüssigem Fixiermittel fixiert und mit ähnlichen Färbetechniken wie traditionell eingebettete Schnitte gefärbt. Vorteile dieser Methode sind die kurze Bearbeitungszeit, der geringere Geräteaufwand und der geringere Bedarf an Belüftung im Labor. Der Nachteil ist die geringere Qualität des fertigen Präparats. Sie wird in der intraoperativen Pathologie eingesetzt, um während der Operation Entscheidungen zu treffen, die die Wahl des nächsten Operationsschritts erleichtern (z. B. um die Tumorgrenze während der Operation vorläufig zu beurteilen ) .

Dies kann sowohl bei chemisch fixierten als auch bei Gefrierschnittpräparaten erfolgen. Um das Gewebe unter dem Mikroskop zu betrachten, werden die Schnitte mit einem oder mehreren Pigmenten gefärbt . Ziel der Färbung ist es, Zellbestandteile sichtbar zu machen; Gegenfärbungen dienen der Kontrastierung.

Die am häufigsten verwendete Färbung in der Histologie ist eine Kombination aus Hämatoxylin und Eosin (oft abgekürzt H&E). Hämatoxylin färbt die Zellkerne blau , während Eosin das Zytoplasma und die extrazelluläre Bindegewebsmatrix der meisten Zellen rosa färbt . Es gibt Hunderte weiterer Techniken zur selektiven Färbung von Zellen. Zu den weiteren Substanzen, die zur Färbung von Gewebeschnitten verwendet werden, gehören Safranin , Ölrot O , Kongorot , Silbersalze und künstliche Farbstoffe. Die Histochemie ist die Wissenschaft von den chemischen Reaktionen zwischen Laborchemikalien und Gewebebestandteilen. Eine häufig angewandte histochemische Technik ist die Berliner-Blau-Reaktion nach Perls , mit der Eisenablagerungen bei Erkrankungen wie der Hämochromatose nachgewiesen werden können . ^{[ 2 ]}

In jüngster Zeit werden Antikörper zur Anfärbung bestimmter Proteine , Lipide und Kohlenhydrate eingesetzt . Diese als Immunhistochemie bezeichnete Technik hat die Möglichkeiten zur spezifischen Identifizierung von Zellkategorien unter dem Mikroskop erheblich verbessert. Zu den weiteren fortgeschrittenen Techniken gehört die In-situ-Hybridisierung zum Nachweis spezifischer DNA- oder RNA- Moleküle. Diese Antikörperfärbemethoden erfordern häufig die Verwendung von Gefrierschnitten. Die genannten Verfahren werden im Labor unter strenger Aufsicht und mit höchster Präzision von einem ausgebildeten medizinisch-technischen Laborassistenten (Histowissenschaftler) durchgeführt. Digitalkameras werden zunehmend zur Erfassung histopathologischer Bilder verwendet.

Die histologischen Präparate werden von einem Pathologen , einem medizinisch qualifizierten Facharzt mit abgeschlossener anerkannter Ausbildung, mikroskopisch untersucht . Die medizinische Diagnose wird in einem Pathologiebericht festgehalten , der die histologischen Befunde und die Beurteilung des Pathologen beschreibt. Im Falle von Krebs stellt dies die für die meisten Behandlungsprotokolle erforderliche Gewebediagnose dar. Bei der Tumorentfernung gibt der Pathologe an, ob der Resektionsrand tumorfrei ist oder ob Resttumorgewebe zurückgeblieben ist. Dies erfolgt entweder mittels der Bread-Loafing- oder der CCPDMA- Methode. Mikroskopische Artefakte können potenziell zu Fehldiagnosen führen. Das Scannen der Präparate ermöglicht verschiedene Methoden der digitalen Pathologie , einschließlich des Einsatzes künstlicher Intelligenz zur Interpretation.

Nachfolgend sind Beispiele für allgemeine Merkmale verdächtiger Befunde aufgeführt, die in der Histopathologie von niedriger bis hoher Vergrößerung erkennbar sind:

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  Orientierung (niedrigste Vergrößerung): In diesem Fall orientiert man sich an der Hautoberfläche (grün). Eine Läsion ist sichtbar (rot), deren Abgrenzung erkennbar ist (in diesem Fall diffus).
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  Architektonisches Muster aller verdächtigen Zellen, in diesem Fall Zellnester, sowie von Komponenten des dazwischenliegenden Stromas.
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  Die Zellanordnung , einschließlich der Zelldichte und Zellpolarität (gemeinsame Tendenzen von Zellen am Zellrand, wie z. B. Streckung oder Palisadenstellung ), sowie die Anzahl der Mitosen lassen sich auf dieser Ebene erkennen.
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  Subzelluläre Merkmale (möglicherweise höchste Vergrößerung erforderlich)

Zu den wichtigsten histopathologischen Architekturmustern gehören:

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  Nester : Inseln von Zellen ähnlichen Typs.
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  Azinär oder tubulär : Jeder Azinus besteht aus Zellen, die ein Lumen umgeben.
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  Trabekuläre , längliche (stäbchenförmige) Zellgruppen.
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  Papillär : Ausstülpungen epitheloider Zellen um fibrovaskuläre Kerne.
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  Mikropapillär : Papilläre Büschel ohne fibrovaskuläre Kerne
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  Faszikulär : Im Allgemeinen durchgehend der gleiche Zelltyp, aber einige bilden bandartige Gruppen, die in die gleiche Richtung ausgerichtet sind.
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  Gewebt oder storiform : Längliche Zellen oder Zellkerne, in denen kleine Bündel in einem ansonsten zufälligen Muster angeordnet sind.
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  Vollständig : Durchgehend mehr oder weniger der gleiche Zelltyp, ohne Zwischenräume und ohne ein anderes besonderes Muster.
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  Cribriform : Massiv mit mehreren Zwischenräumen.
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  Wirbelförmig : Mehrere konzentrische Objekte oder spiralförmig
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  Radradmuster : Mittelpunkte, von denen Zellen oder Bindegewebe nach außen strahlen.

Zu den wichtigsten nuklearen Mustern gehören:

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  Monomorph, wenn sie relativ ähnliche Größen und Formen aufweisen.
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  Pleomorphie liegt vor, wenn die Zellen unterschiedliche Größen und Formen aufweisen. Dies korreliert häufig mit einem erhöhten Kern-Plasma-Verhältnis . Diese Merkmale deuten im Allgemeinen auf Malignität hin .
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  Feines Chromatin, wenn es unauffällig ist (im Wesentlichen sind nur Nukleoli in den Zellkernen sichtbar), im Gegensatz zu grobem Chromatin.
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  Manchmal werden die Begriffe „ heterochromatische “ und „ euchromatische “ Zellkerne im Zusammenhang mit dem visuellen Erscheinungsbild verwendet, dies bezieht sich jedoch streng genommen auf die molekulare Struktur der DNA.
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  Granulares „Salz-und-Pfeffer“-Chromatin .

• Anatomische Pathologie
• Molekularpathologie
• Gefrierschnittverfahren
• Medizinisch-technischer Assistent
• Laser-Mikrodissektion
• Liste der Pathologen

• Histopathologie des Gebärmutterhalses – digitaler Atlas (IARC-Screeninggruppe)
• Virtueller Objektträgerkasten für Histopathologie – Universität von Iowa