Gewebefixierung und -einbettung

Fixierung und Einbettung sind die ersten präparativen Schritte der Histologie. Die Fixierung stabilisiert das Gewebe chemisch, um den Verfall zu stoppen und seine Struktur zu erhalten, während die Einbettung das fixierte Gewebe in einem festen Stützmedium umgibt, damit es in dünne Schnitte geschnitten werden kann. Zusammen bestimmen sie, wie genau der endgültige Objektträger das lebende Gewebe widerspiegelt.

Definition

Die Gewebefixierung ist die chemische oder physikalische Behandlung, die Autolyse und Fäulnis stoppt und die Gewebestruktur stabilisiert; die Einbettung ist die anschließende Infiltration des fixierten, verarbeiteten Gewebes mit einem Stützmedium (wie Paraffin oder Harz), damit dünne Schnitte hergestellt werden können.

Scope

Dieses Thema behandelt die Zwecke und die Hauptchemie der Fixierung, die Schritte der Gewebeverarbeitung (Dehydrierung, Klärung, Infiltration) und die Einbettung in Paraffin oder Harz. Es handelt sich um eine methodische Referenz und enthält keine klinischen oder labortechnischen Dosierungsprotokolle.

Core questions

• Wie stoppt ein Fixiermittel den Gewebeabbau und bewahrt gleichzeitig die Struktur?
• Wie unterscheiden sich vernetzende und koagulierende Fixiermittel in ihren Wirkungen?
• Warum muss Gewebe vor der Einbettung dehydriert, geklärt und infiltriert werden?
• Wie begrenzt das Einbettungsmedium die Schnittdicke und die nachgeschaltete Analyse?

Key concepts

• Autolyse und deren Hemmung
• Vernetzen (Aldehyd-)Fixiermittel
• Koagulierende (alkoholbasierte) Fixiermittel
• Formalinfixierung
• Dehydrierung und Klärung
• Paraffineinbettung
• Harzeinbettung

Mechanisms

Fixiermittel wirken durch einen von zwei breiten Mechanismen. Vernetzende Fixiermittel wie Formaldehyd und Glutaraldehyd bilden Methylen- oder längere Brücken zwischen reaktiven Gruppen (hauptsächlich an Proteinen), wodurch die molekulare Struktur fixiert wird; Glutaraldehyd, mit zwei Aldehydgruppen, vernetzt umfassender und bewahrt die feine Ultrastruktur besonders gut, weshalb es für die elektronenmikroskopische Fixierung von zentraler Bedeutung wurde (Sabatini, 1963). Koagulierende Fixiermittel wie Ethanol wirken stattdessen durch Dehydrierung und Präzipitation von Proteinen. Da die Vernetzung Antigene maskieren kann, wurden Fixiermittel entwickelt, um die Strukturerhaltung mit der erhaltenen Reaktivität in Einklang zu bringen, wie in der Periodat-Lysin-Paraformaldehyd-Formulierung, die für die Immunoelektronenmikroskopie entwickelt wurde (McLean & Nakane, 1974). Nach der Fixierung wird das Gewebe durch abgestufte Alkohole dehydriert, in einem mit dem Einbettungsmedium mischbaren Lösungsmittel geklärt und mit geschmolzenem Paraffin oder flüssigem Harz infiltriert, das beim Härten die für die Mikrotomie erforderliche mechanische Unterstützung bietet.

Clinical relevance

Fixierung und Einbettung bestimmen die Qualität und die molekulare Erhaltung der Gewebeblöcke, die in der diagnostischen Pathologie und Forschung verwendet werden. Dieser Eintrag erklärt die Methoden konzeptionell; er beschreibt, wie Präparate hergestellt werden, und ist keine Grundlage für individuelle diagnostische oder Behandlungsentscheidungen.

Evidence & guidelines

Die Praxis der Fixierung und Verarbeitung ist in Standardwerken der Histotechnologie wie Bancrofts Theory and Practice of Histological Techniques (Suvarna et al., 2018) und Kiernan (2015) konsolidiert. Präanalytische Fixierungsvariablen (Art des Fixiermittels, Zeit bis zur Fixierung, Dauer) werden als Einflussfaktoren auf nachgeschaltete molekulare Assays anerkannt und in der Literatur zur Laborqualität im Rahmen der verwandten Themen Immunhistochemie und Qualitätsbewertung behandelt.

History

Die praktische Fixierungschemie entwickelte sich im neunzehnten Jahrhundert, wobei Formalin in den späten 1890er Jahren als Gewebefixativ eingeführt und die Paraffineinbettung als Methode zur Herstellung dünner Schnitte etabliert wurde. Im zwanzigsten Jahrhundert wurde die Glutaraldehydfixierung für die Erhaltung der Ultrastruktur charakterisiert (Sabatini, 1963), und spezialisierte Fixiermittel wurden formuliert, um die Antigenität neben der Struktur zu erhalten (McLean & Nakane, 1974).

Key figures

• David Sabatini
• Paul Nakane

Seminal works

• sabatini-1963
• mclean-1974

Frequently asked questions

Warum ist Formalin das gebräuchlichste Fixiermittel für die Routinehistologie?

Gepuffertes Formaldehyd dringt recht gut in das Gewebe ein, vernetzt Proteine, um die Struktur weitgehend zu erhalten, ist kostengünstig und mit Routinefärbungen und den meisten nachgeschalteten Assays kompatibel, was es zum Standard-Allzweckfixiermittel machte.

Warum muss Gewebe vor der Paraffineinbettung dehydriert und geklärt werden?

Paraffin ist nicht mit Wasser mischbar, daher wird das Wasser des Gewebes durch abgestufte Alkohole (Dehydrierung) und dann durch ein mit Paraffin mischbares Lösungsmittel (Klärung) ersetzt, bevor geschmolzenes Paraffin das Gewebe infiltrieren und stützen kann.