จุลพยาธิเคมีและการย้อมสีประจำ

จุลพยาธิเคมีใช้ปฏิกิริยาเคมีกับชิ้นเนื้อเยื่อเพื่อสร้างความแตกต่างทางแสงให้กับโครงสร้างที่โดยปกติแล้วจะโปร่งใสเกือบทั้งหมด การย้อมสีประจำ — โดยเฉพาะอย่างยิ่งคู่ของฮีมาทอกซิลินและอีโอซิน (H&E) — ให้แผนที่สีของเนื้อเยื่อในชีวิตประจำวัน ในขณะที่การย้อมสีพิเศษและปฏิกิริยาจุลพยาธิเคมีจะเปิดเผยสารเฉพาะเจาะจง เช่น คาร์โบไฮเดรต ไขมัน เส้นใย หรือจุลินทรีย์

Definition

จุลพยาธิเคมีคือการใช้ปฏิกิริยาเคมีในแหล่งกำเนิดเพื่อระบุตำแหน่งและจำแนกองค์ประกอบทางเคมีเฉพาะของเซลล์และเนื้อเยื่อ; การย้อมสีประจำคือการประยุกต์ใช้การผสมสีย้อมมาตรฐาน โดยหลักคือฮีมาทอกซิลินและอีโอซิน เพื่อให้ความแตกต่างของโครงสร้างทั่วไปในชิ้นเนื้อเยื่อ

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมหลักการของการจับตัวของสีย้อมและปฏิกิริยาจุลพยาธิเคมี วิธี H&E ในฐานะวิธีการทำงานประจำ และกลุ่มของการย้อมสีพิเศษที่ใช้เพื่อแสดงส่วนประกอบของเนื้อเยื่อที่เฉพาะเจาะจง เป็นข้อมูลอ้างอิงทางระเบียบวิธีวิจัยและไม่ได้ให้คำแนะนำในการตีความทางคลินิก

Core questions

• สีย้อมจับกับส่วนประกอบของเนื้อเยื่ออย่างเลือกสรรเพื่อสร้างความแตกต่างได้อย่างไร?
• ส่วนประกอบของฮีมาทอกซิลินและอีโอซินแต่ละชนิดย้อมอะไร และเพราะเหตุใด?
• ปฏิกิริยาจุลพยาธิเคมีแสดงสารเฉพาะเจาะจง เช่น คาร์โบไฮเดรตหรือไขมันได้อย่างไร?
• เมื่อใดที่ควรเลือกการย้อมสีพิเศษแทน H&E แบบประจำ?

Key concepts

• ความสัมพันธ์ของสีย้อมกับเนื้อเยื่อและการปฏิสัมพันธ์ของประจุ
• เบโซฟิเลียและแอซิโดฟิเลีย
• ฮีมาทอกซิลินและอีโอซิน (H&E)
• สารช่วยย้อมและเมทาโครมาเซีย
• จุลพยาธิเคมีของคาร์โบไฮเดรต (เช่น PAS)
• การย้อมสีเนื้อเยื่อเกี่ยวพันและไขมัน
• จุลพยาธิเคมีของเอนไซม์

Mechanisms

การย้อมสีขึ้นอยู่กับการปฏิสัมพันธ์ที่เลือกสรรระหว่างสีย้อมและองค์ประกอบของเนื้อเยื่อ สีย้อมพื้นฐาน (ประจุบวก) หลายชนิด เช่น ฮีมาทอกซิลิน จะจับกับองค์ประกอบที่มีประจุลบ — กรดนิวคลีอิกและโครงสร้างที่เป็นกรด — ทำให้เป็นเบโซฟิลิก ในขณะที่สีย้อมที่เป็นกรด (ประจุลบ) เช่น อีโอซิน จะจับกับโปรตีนที่มีประจุบวก ทำให้เป็นแอซิโดฟิลิก; ตรรกะของประจุนี้เป็นพื้นฐานของนิวเคลียสสีน้ำเงินและไซโตพลาสซึมสีชมพูที่คุ้นเคยของ H&E สีย้อมบางชนิดต้องการสารช่วยย้อม (มักเป็นไอออนโลหะ) เพื่อเชื่อมสีย้อมและเนื้อเยื่อ และสีย้อมบางชนิดจะเปลี่ยนสีเมื่อจับกับสารตั้งต้นบางชนิด (เมทาโครมาเซีย) วิธีการทางจุลพยาธิเคมีก้าวหน้าไปอีกขั้นโดยการใช้ประโยชน์จากปฏิกิริยาเคมีที่กำหนดในแหล่งกำเนิด — ตัวอย่างเช่น การออกซิไดซ์วิซินัลไดออลไปเป็นอัลดีไฮด์ซึ่งจะถูกเปิดเผยโดยรีเอเจนต์ชิฟฟ์เพื่อแสดงคาร์โบไฮเดรต หรือปฏิกิริยาเอนไซม์-สารตั้งต้นที่สะสมผลิตภัณฑ์ที่มีสี ณ ตำแหน่งที่มีกิจกรรมของเอนไซม์ พื้นฐานทางทฤษฎีของปฏิกิริยาเหล่านี้ได้รับการกล่าวถึงในเอกสารอ้างอิงทางจุลพยาธิเคมีมาตรฐาน (Pearse, 1980; Lillie & Fullmer, 1976)

Clinical relevance

การย้อมสีประจำและพิเศษสร้างสไลด์ที่ถูกตีความในการวินิจฉัยและพยาธิวิทยาการวิจัย และการรับรู้ว่าการย้อมสีแต่ละชนิดแสดงอะไรเป็นส่วนหนึ่งของการอ่านหลักฐานจากเนื้อเยื่อ ข้อมูลนี้อธิบายวิธีการในเชิงแนวคิดและไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการตัดสินใจในการวินิจฉัยหรือการรักษาเฉพาะบุคคล

Evidence & guidelines

หลักการและระเบียบวิธีการย้อมสีได้รับการรวบรวมไว้ในเอกสารอ้างอิงทางเทคนิคพยาธิวิทยาและจุลพยาธิเคมีที่มีมาอย่างยาวนาน (Suvarna et al., 2018; Kiernan, 2015; Pearse, 1980; Lillie & Fullmer, 1976) โปรแกรมคุณภาพของห้องปฏิบัติการยังกำหนดการควบคุมและเกณฑ์การยอมรับสำหรับประสิทธิภาพการย้อมสี ซึ่งกล่าวถึงในหัวข้อการประเมินคุณภาพ

History

การย้อมสีเนื้อเยื่อเติบโตอย่างรวดเร็วหลังจากสีย้อมอนิลีนสังเคราะห์เริ่มมีจำหน่ายในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่สิบเก้า และการผสมผสานฮีมาทอกซิลิน-อีโอซินได้กลายเป็นวิธีการประจำ ตลอดศตวรรษที่ยี่สิบ จุลพยาธิเคมีได้พัฒนาเป็นสาขาวิชาที่เป็นระบบของปฏิกิริยาเคมีในแหล่งกำเนิด ซึ่งได้รับการประมวลในเอกสารอ้างอิงโดย Lillie และ Fullmer (1976) และ Pearse (1980) ขยายการย้อมสีจากความแตกต่างของโครงสร้างอย่างเดียวไปสู่การแสดงกลุ่มเคมีที่กำหนดและกิจกรรมของเอนไซม์

Key figures

• A. G. Everson Pearse
• Ralph Lillie

Seminal works

• pearse-1980
• lillie-1976

Frequently asked questions

ฮีมาทอกซิลินและอีโอซินแต่ละชนิดย้อมอะไร?

ฮีมาทอกซิลินพร้อมสารช่วยย้อม จะย้อมโครงสร้างที่เป็นกรด/เบโซฟิลิก เช่น นิวเคลียสของเซลล์เป็นสีน้ำเงิน-ม่วง ในขณะที่อีโอซินจะย้อมส่วนประกอบที่เป็นเบส/แอซิโดฟิลิก เช่น ไซโตพลาสซึมและโปรตีนนอกเซลล์หลายชนิดเป็นสีชมพูเฉดต่างๆ

จุลพยาธิเคมีแตกต่างจากการย้อมสีประจำอย่างไร?

การย้อมสีประจำให้ความแตกต่างของโครงสร้างทั่วไปผ่านความสัมพันธ์ของสีย้อม ในขณะที่จุลพยาธิเคมีใช้ปฏิกิริยาเคมีที่กำหนดในแหล่งกำเนิดเพื่อระบุตำแหน่งของสารเฉพาะเจาะจง เช่น คาร์โบไฮเดรต ไขมัน หรือกิจกรรมของเอนไซม์