组织病理学技术

二、组织病理学技术

组织病理学是将组织切片、组织触片(压印片)或细胞(体液、分泌物、排泄物等多种样品)涂片,经不同方法进行染色后用显微镜观察。该技术的应用提高了肉眼观察的分辨力,加深了对病变的认识,同时辅以免疫学方法,对相关病原在组织原位进行定位检查,通过综合分析病变特点,可作出明确的病理诊断。

(一)病理实验室所需仪器设备及其主要用途

1.取材台或通风橱

用于对固定样品的二次取材修块,因样品大多固定于甲醛溶液中,取材需在通风良好、气体全外排的环境下进行。

2.全密闭组织脱水机

用于对所取样品的脱水、透明、浸蜡。若无条件购买,可人工在通风橱的密封标本缸中进行脱水、透明,在水浴恒温箱中浸蜡。

3.石蜡包埋机

用于对浸蜡后的样品浇注成可在石蜡切片机上切片的石蜡样品块。若无条件,可人工用溶蜡壶、玻璃板、包埋筐进行。

4.石蜡切片机

用于对包埋好的石蜡块进行切片。能否制备出质量好的薄片,切片机的质量至关重要。

5.捞片机或可控恒温水盒

用于将切好的薄片裱在载玻片上。

6.烤片机或可控恒温烤板

用于将裱好的切片烤干。用于免疫组织化学染色的切片需在37℃温箱中干片。

7.组织染色机

用于石蜡切片的常规染色或特定染色程序的染色。无条件购买时,可人工在通风橱的标本缸中进行。

8.封片机

用于对染色后的标本进行封片。无条件购买时,可在通风橱中进行。

9.温箱

免疫组织化学染色时,用于恒温孵育。

10.其他配套用品

石蜡、塑料包埋盒、不锈钢包埋模具、一次性切片刀片、载玻片、盖玻片、乙醇、二甲苯、苏木精、伊红等化学试剂。

(二)常规组织制片技术

为在显微镜下观察到组织细胞的微细结构,必须将固定后的组织切成数微米的薄片,为此通常采用石蜡包埋后切片的技术,称为常规组织制片技术。

1.制片前的准备

(1)修块

将固定好的组织样品修整至可用于制备石蜡切片的大小和形状,也称二次取材。所取样品要包括正常组织和病变组织的交界部位。若所取样品块内有多种形态,则需取多个切面,必要时可将不同部位修整成不同形状,并标记于记录纸上,以便在显微镜下观察时识别。

(2)冲洗

为消除福尔马林对染色及观察的影响,进行常规制片前,需用流水对已经修过的组织块放入包埋盒的组织样品进行1 h 以上的水洗。之后尽量控干水分,放入脱水包埋机或手动进行脱水、透明、浸蜡、包埋。用乙醇或其混合液作为固定剂时,通常不需水洗。

2.常规组织脱水、透明、浸蜡、包埋

用于石蜡切片的组织需经固定、脱水、透明、浸蜡和石蜡包埋,才能制备出薄片。在整个操作过程中,要掌握的原则的是脱水透明要够而不过,浸蜡的温度不宜超过64℃,否则可能使抗原活性下降,降低检出率,还可能造成组织焦脆,焦脆的组织切片时易碎,即使勉强切片,染色过程中也极易脱片,且染色效果不好。

(1)脱水

石蜡包埋的最终目的是用石蜡代替组织内的水分,从而易于在石蜡的支撑下将组织切成薄片。但石蜡不能与水互溶,固定后的组织内含有大量水分,石蜡不能浸入组织,因此需要先将组织中的水分脱去,这一过程常用梯度乙醇,因其与水可以任意比例混合。直接用高浓度酒精会引起组织快速脱水变形,通常从低浓度到高浓度逐渐过渡。

(2)透明

经酒精脱水后,组织中的水分即被酒精所代替,但酒精仍不能与石蜡相融合,需经能与两者以任一比例混合的媒浸剂置换,石蜡才能浸入组织。组织在此液内呈透明状态,因此将该步骤称为透明,一般以二甲苯作为透明剂。

(3)浸蜡

透明的组织是由透明剂替代了组织中的水分,此时将组织浸于熔化的石蜡内,石蜡即可浸入组织内部,最后组织用包埋框制备成蜡块。使组织细胞保持原有形态,具有一定的硬度可制成薄片。

(4)包埋

将组织切面置于包埋模具底面摆好,置冷台上稍加固定,浇注石蜡覆盖组织,将包埋盒底盖背侧面朝下放在其上,然后浇满整个包埋模具,使两者成为一体,置冷台冷凝变硬后,将蜡块从包埋模具中剥出。包埋好的组织内部充满石蜡,组织周围被石蜡包裹。组织的硬度和使用的石蜡硬度相同。

3.切片

(1)石蜡切片

用石蜡切片机将包埋有组织的蜡块切成薄片(为增加蜡块硬度,切片前可将蜡块置于冰上),切片厚度3~5 μm,除脑组织等细胞量较少的组织外,切片要尽可能薄。

(2)展片与裱片

石蜡切片必须展平裱在载玻片上,沥干水分后置60~65℃烤片(用于免疫组织化学染色时不烤片,置于37℃温箱过夜干燥后,用硫酸纸分别包好,于自封袋中-20℃条件下备用)。

(3)冰冻切片

将新鲜取材样品修整到可置于样品托的大小和厚度,用冷冻切片机进行快速冷冻切薄片的方法。

4.常规染色(HE)

苏木素-伊红(HE 染色)是病理组织制片技术中最常用的染色方法,被称为常规染色。

(1)基本原理

苏木素为碱性天然染料,可使细胞核着色。细胞核内染色质的成分主要是DNA。在DNA 的双螺旋结构中,两条核苷酸链上的磷酸基向外,使DNA双螺旋的外侧带负电荷,呈酸性,很容易与带正电荷的苏木素碱性染料以离子键或氢键结合而被染色。苏木素在碱性溶液中呈蓝色,所以细胞核被染成蓝色。伊红是一种化学合成的酸性染料,在一定条件下可使细胞浆着色。细胞浆的主要成分是蛋白质,为两性化合物,细胞浆的染色与染液的pH 在胞浆蛋白质等电点(4.7~5.0)以下时,胞浆蛋白质以碱式电离,则细胞浆带正电荷,就可被带负电荷的酸性染料染色。伊红在水中离解成带负电荷的阴离子,与胞浆蛋白质带正电荷的阳离子结合,使细胞浆着色,呈现红色。染色后,用某些特定的溶液将组织过多结合的染色剂脱去,这个过程称为分化作用,所用的溶液称为分化液。在HE 染色中,用1%盐酸乙醇作为分化液,因酸能破坏苏木素的醌型结构,使组织与色素分离而褪色。经苏木素染色后,必须用1%盐酸乙醇分化,使细胞核过多结合的苏木素染料和细胞浆吸附的苏木素染料脱去,再进行伊红染色,才能保证细胞核与细胞浆染色分明。因此在HE 染色中,分化是极为关键的一步。分化后,苏木素在酸性条件下处于红色离子状态,呈红色,在碱性条件下处于蓝色离子状态,呈蓝色。组织切片经1%盐酸乙醇分化后呈红色或粉红色。分化后,立即用水除去组织切片上的酸而终止分化,再用弱碱性水(0.2%氨水)使苏木素染上的细胞核呈蓝色,这个过程称为返蓝作用或蓝化作用。另外用自来水浸洗也可使细胞核返蓝,但所需时间较长。

(2)染色程序

常规石蜡切片的HE 染色包括以下3 个步骤,根据实际情况可适当调整。与石蜡包埋的原理相同,因染色剂均为水溶性制剂,染色前,石蜡切片需与石蜡包埋反向脱蜡成水方可进行染色,冷冻切片经乙醇适当固定,冲洗后即可进行染色。HE 染色具体步骤:二甲苯Ⅰ5 min、二甲苯Ⅱ5 min、无水乙醇Ⅰ5 min、无水乙醇Ⅱ3 min、90%乙醇3 min、80%乙醇3 min、70%乙醇3 min、水洗2 min、苏木素液染色6~10 min、水洗2 min、1%盐酸乙醇20~30 s、流水水洗10~15 min、伊红液染色5 min、70%乙醇2 min、80%乙醇2 min、90%乙醇2 min、95%乙醇2 min、无水乙醇5 min、无水乙醇5 min、二甲苯Ⅰ2 min、二甲苯Ⅱ2 min,最后用中性树胶做介质,选用适当的盖玻片封固,封片时不要有气泡,树胶的浓度和用量要适宜,不要流出载玻片。显微镜下观察细胞核、软骨、钙盐、黏液和各种微生物呈蓝色,细胞质呈粉红色或桃红色,胶原纤维呈淡粉红色,红细胞呈鲜艳的橘红色。

(三)特殊(组织化学)染色技术

为显示特定的组织结构或组织细胞的特殊成分,用特定的染料和方法对切片进行染色,称为特殊染色。特殊染色能显示或进一步确定病变性质、异常物质及某些病原体,对诊断疫病具有重要作用,是对常规染色的有效补充。如针对细菌的革兰氏染色法和抗酸杆菌染色法,真菌的PAS 染色,病毒包涵体的特殊染色,支原体、衣原体、立克次体、螺旋体的吉姆萨染色法等,除以上这些外,特殊染色技术还包括器官组织成分的染色,如结缔组织染色、肌肉组织染色、脂质染色、神经组织染色,还可用于组织内蛋白质、酶类、无机盐(铁、钙、铜等)、病理性沉着物(含铁血黄素、黑色素等)等的显示。

组织病理学技术对所取组织经制片后,用不同方法进行染色再用显微镜观察,提高了肉眼观察的分辨力,加深了对病变的认识,可观察到组织病变及与周围组织细胞的关系,并可根据观察所见进行病理学诊断,其直观性和相应的准确性是其他诊断方法所不能取代的,如马立克氏病可观察到具有示病性变化的“马立克细胞”、结核病结节中的“郎罕细胞”、伤寒病时的“伤寒结节”等病变。在某些情况下,诊断需观察到病毒等致病因子与病变的关系,常规组织病理学有一定的局限性,还需采用免疫组织化学、电子显微镜等技术作为补充手段。