Bild-Kurs Histologie Teil I: Von der Gewebsentnahme bis zum Einbetten

[Ronald Schulte]

Diese Daten sind auch im Drückbaren .pdf Format zu downloaden.
Link ist: http://micro.ronaldschulte.nl/Histocursus/index.htm


Histologische Technik (Teil 1)

Das Ziel dieser Arbeit ist, zu zeigen, dass es mit relativ einfachen Mitteln möglich ist, tierisches Gewebe zu präparieren.
Alle Daten, wie z.B. Laufzeiten, stammen zum Teil aus histologischen Büchern (Romeis), zum Teil wurden sie empirisch ermittelt.
Hierbei werden Zeiten angegeben, die für beste Ergebnisse vorteilhaft sind, man kann die stark von der Objektgröße abhängigen
Schritte jedoch auch abkürzen.
Dieser 1. Teil umfasst die Schritte von der Gewebeentnahme bis zur Einbettung in Paraffin.

Histologie:
Was ist Histologie? Histologie im eigentlichen Sinne des Wortes bedeutet: die Wissenschaft von den biologischen Geweben. Um mit einem Lichtmikroskop tierisches Geweben wie Lunge, Herz oder Niere auf zellulärer Ebene studieren zu können, ist es notwendig, sie zuerst zu fixieren (Einstellung der chemischen Prozesse), sie dann in sehr dünne Scheiben zu schneiden, sie auf einer festen Oberfläche zu befestigen, danach zu färben und schließlich in Kunstharz einzubetten. Die ganze Aufarbeitung wird histologische Technik genannt. Dieser gesamte Prozess wird immer nach einem festen Muster abgearbeitet.

1.       Entnahme von Gewebe
2.       Fixieren
3.       Entwässerung (Dehydration)
4.       Einbetten in Paraffin
5.       Gewebe schneiden mit ein Mikrotom
6.       Schnitte auf einen Objektträger aufziehen
7.       Zurück in Wasser bringen (Hydrieren)
8.       Färben
9.       Präparat haltbar machen.


1.       Entnahme von Gewebe

Das Gewebe sollte vor allem frisch sein. Nach ca. 1 Stunde beginnt die Autolyse (Gewebs-zersetzung) einzuetzen,
mit der das Material für histologische Zwecke zunehmend weniger brauchbar wird. Geeignetes Gewebe kann man
z.B.  gewinnen durch: frisch gefangene Fische, Besuch eines Schlachthofs oder z.B. indem man selbst Mäuse züchtet.






Um z.B. eine Maus gut zu präparieren, sollte der Arbeitstisch mit verschiedenen Instrumenten gut vorbereitet werden.





Die Tötung der Maus geht einfach und rasch mit einem in Ether getränkten Wattebausch in einem geschlossenen Behälter.
Ein kurzer Film dieses Abschnitts kann auf Anfrage gesendet werden. Die getötete Maus wird kurz in 50% Ethanol
eingetaucht. Ethanol macht die Maus steril und vermeidet, dass während der Eröffnung des Abdomens Haare verschleppt
werden. Die Maus wird mit Nadeln ordentlich aufgespannt.




Die Haut vorsichtig öffnen und mit Nadeln sichern. Das nun isolierte Gewebe würde schnell austrocknen, was immer
vermieden werden werden sollte. Das Gewebe ab und an mit einer 0,9%igen Kochsalz-lösung (9 Gramm Salz werden in 1 Liter
Wasser gelöst) zu benetzen, verhindert dies. Diese Lösung hat den gleichen osmotischen Druck wie das Gewebe, und damit
schrumpft oder schwillt es nicht.





Nun können die Organe oder das Gewebe entfernt werden. Die genauere Anatomie kann man auf diesem Link finden:
http://reni.item.fraunhofer.de/reni/trimming/index.php





Sobald die Organe entnommen sind, sollten sie so bald wie möglich in Fixiermittel gestellt werden. Um Gewebe
angeordnet zu fixieren, können Einbettungskassetten verwendet werden. Diese Kassetten sind gut mit einem
wasserfesten Stift zu beschriften. Dieser Schritt ist notwendig, weil nach der Fixierung die meisten Gewebe schlecht
zu identifizieren sind (alles ist braun und sieht ähnlich aus).





2.       Fixieren

Es gibt verschiedene Fixiermittel, die alle ihre besonderen Merkmale haben. Eine weit verbreitete Fixierung ist die 4%
Formaldehyd Lösung. Der Vorteil von Formaldehyd ist, dass das Gewebe Monate darinaufbewahrt werden kann, ohne
dass wesentliche Änderungen der Struktur auftreten. Für die Routine HE-Färbung (Haematoxylin/Eosin) ist sie eine ausgezeichnete Lösung.




Eine andere sehr nützliche Fixierlösung ist die Bouin'sche Flüssigkeit. Dies kann fertig gekauft werden, aber sie
ist auch einfach herzustellen. Erforderlich ist: Pikrinsäure 1,2%, Formalin 37% und Eisessig. Verhältnis: 15 ccm
Pikrinsäure, 5 ccm Formalin und 1 ccm Eisessig. Bouin dringt schnell ein, und das Gewebe kann lange darin liegen blieben.
Das Gewebe ist nach dieser Fixierung sehr gut zu Färben.




Eine andere weitverbreitete Fixierung ist das Zenker'sche Gemisch. Dieses ist auch ein Kombinationsfixativ: Sublimat
(Quecksilber-2-chlorid ), Kaliumbichromat, Natriumsulfat, Eisessig und destilliertes Wasser. Zenker dringt sehr rasch
in das Gewebe ein. Man sollte das Gewebe nicht zu lange fixieren, weil es sonst zu hart wird und schwer zu schneiden ist.
Ein weiterer Nachteil von Zenker ist die Fällung von Quecksilber. Dieser Niederschlag muss mit Lugol'scher Lösung (Mischung
von Jod und Kaliumjodid) und Natriumthiosulfat entfernt werden. Dies kann auf Präparateniveau ausgeführt werden.





Die Gewebestücke sollten nicht zu groß sein. Je größer das Stück, desto größer ist die Gefahr, dass die Autolyse
(Zellvernichtung) des Gewebes beginnt. Manchmal kann es für größere Objekte, wie z.B. einen ganzen Mausfetus (Ungeborenen),
nützlich sein, sie warm vor zu fixieren. Ziel ist es dann, schnell etwas Festigkeit zu erreichen. Nach ein paar Stunden kann man mit
einem alten Mikrotommesser das Gewebe durchschneiden. Im Bild fixieren links eine Bouin- und rechts eine Zenker-Flasche bei 30 Grad Celcius.





Unter einem Stereomikroskop ist mit einem alten Mikrotommesser ein Längs-oder Quer-schnitt exakt auszuführen.





Dieses Bild zeigt eine neu geborene Maus, die drei Stunden in Bouin warm fixiert wurde.





Im Längsschnitt sind Wirbel, Leber, Herz und Thymus schon gut zu erkennen. Der Vorteil dieser Methode ist,
dass die weitere Fixierung ordnungsgemäß erfolgen kann. Der Nachteil ist, dass später beim Schneiden zuerst
ein paar Millimeter Gewebe abgehobelt werden müssen, bevor die ersten guten Schnitte gemacht werden können.





Für allerbeste Resultate sollte das Gewebe jetzt vorzugsweise kalt weiter fixiert werden, am besten im Kühlschrank.
Hierbei schreitet die Autolyse langsamer voran, aber auch die Fixierung braucht länger. Die Fixierung bei 15°C zeigt
einen guten Kompromiss. Kleine Stücke (5 x 5 x 5 mm) benötigen einen, besser mehrere Tage, größere Stücke bis zu
eine Woche. Gelegentliches Schütteln fördert eine gute Fixierung.





Nach der Fixierung wird das Gewebe aussehen wie auf dem Bild (Herz rechts oben, Lunge links und unten, Thymus ganz oben).







Nach der Fixierung muss das Gewebe gespült werden, Zenker und Formaldehyd in Wasser. Nach Bouin wird das Material
direkt in 70%iges Ethanol überführt, hierbei gehen gelbe Wolken ab. Es wird empfohlen, regelmäßig das Wasser oder Ethanol
zu wechseln. Für beste Ergebnisse sollte das Spülen mindestens 24 Stunden geschehen.






3.       Entwässerung (Dehydration)


Wenn das Fixativ richtig ausgespült ist, kann mit der Entwässerung begonnen werden. Ziel ist, das Wasser langsam zu entfernen
und durch Alkohol und später durch Paraffin oder Paraplast zu ersetzen.





Die folgenden Schritte werden jetzt durchgeführt:
- 50% Ethanol
- 70% Ethanol
- 85% Ethanol
- 95% Ethanol
- 100% Isopropanol
- Xylol
- Xylol/Paraplast
- Paraplast

Es ist sinnvoll, Vorratsgefäße mit Ethanol bereit zu halten. Das 100%-ige Ethanol kann auch durch 100%iges Isopropanol
ersetzt werden, da 100%iges Ethanol ziemlich teuer ist und schnell Luftfeuchtigkeit anzieht. Die Verwendung von Aceton
ist in der normalen Histologie wegen der drastischen Schrumpfung des Gewebes kaum zu empfehlen.






Für beste Ergebnisse bleiben kleine Stücke (5 x 5 x 5 mm) 12 Stunden in jedem Bad, während größere Stücke 24 Stunden
in jedem Bad bleiben können. Es ist praktisch, wenn der Badwechsel regelmäßig stattfindet, z. B. 7:00 Uhr und 19:00 Uhr.



Die folgende VerdünnungsTabelle kann helfen:

In diesem Beispiel:
- Vorhanden: 95% Ethanol
- Benötigt : 70% Ethanol
- Nimm: 70ml 95% Ethanol
- Hinzufügen: 25ml AD
- Bekommen: 95ml 70% Ethan.





Alle Schritte werden sorgfältig durchgeführt. Man kann das Gewebe in der Kassette oder auch lose in der
Flüssigkeit entwässern. Vorsicht ist beim Wechsel geboten. Das Gewebe fasst man mit einer Pinzette, z.B.
an einem Blutgefäß, an. Es empfiehlt sich, das Gewebe einen Augenblick auf Fließpapier zu legen, sodass
wenig Flüssigkeit mit in das nächste Bad genommen wird. Hier ist es erneut empfohlen, die Töpfe gelegentlich
zu bewegen, so dass immer neue Flüssigkeit um das Gewebe fließt. Nach 100% Isopropanol folgt der Xylol
Schritt. In diesem Schritt wird das Gewebe durchscheinend. Es ist wichtig, das Gewebe nicht länger als notwendig
im Xylol zu lassen, weil es sonst zu hart wird. z. B. Leber oder Milz kann so hart werden, dass sie nicht mehr zu schneiden sind.







Jetzt folgt eine warme Mischung aus Xylol und Paraplast oder Paraffin (1:1). Paraplast dringt schneller ins Gewebe
ein als Paraffin, aber es sollte nicht heißer als 62°C werden.





Im Bild wird die Mischung gerade aufgewärmt. Lassen Sie die Mischung langsam warm werden. Ein Wärmeschrank
mit Thermostat, eingestellt auf einen Wert, der über dem Schmelz-punkt und unter der Maximaltemeratur liegt,
ist hierbei sehr hilfreich. Das Wachs soll flüssig sein, mehr nicht. In diesem Schritt bleibt das Gewebe 2x so lange
wie in den vorherigen Schritten. Für beste Ergebnisse benötigen kleine Stücke (5 x 5 x 5 mm) 24 Stunden. Größere Stücke 2 x 24 = 48 Stunden.





Alles Wasser ist jetzt aus dem Gewebe verschwunden und durch Xylol ersetzt. Im letzten Schritt wird wiederum
das Xylol vollständig entfernt und durch Paraplast ersetzt. Hierfür füllt man 2 Tassen mit Paraplast-Pellets ab und
lässt sie in Ruhe schmelzen (dauert ca. eine Stunde). Das Gewebe kommt dann in die erste Tasse für: kleine Stücke (5 x 5 x 5 mm) 24 Stunden,
größere Stücke 2 x 24 = 48 Stunden.





Nebenan wird die Mischung langsam aufgewärmt. Das Wachs sollte gerade flüssig sein. Nach dem ersten Schritt
ist ein leichter Geruch von Xylol über der Flüssigkeit zu bemerken. Der nächste Schritt ist die Infiltration mit frischem,
sauberem Paraplast. Auch hier gilt für jeden Schritt für beste Ergebnisse: kleine Stücke (5 x 5 x 5 mm) 2 x 24 = 24 Stunden
und größere Stücke 48 Stunden. Das Xylol darf man jetzt nicht mehr riechen, im Zweifelsfall lieber eine neue ParaplastTasse
schmelzen und das Gewebe in ein drittes Bad überführen (der Aufenthalt in flüssigem Paraplast hat eigentlich kein Maximum,
es schadet dem Gewebe kaum). Wenn nur ein wenig Xylol im Gewebe bleibt, ist es nicht gut zu schneiden, und alle Arbeit ist umsonst gewesen!






Nach dem letzten Schritt kann ausgegossen werden. Wenn die Ausgießschritte anfangen, sollte man bis zu einem halben
Tag reservieren (es gibt keine Zeit mehr für andere Dinge). Man beginnt, indem man frisches Paraplast schmilzt (die Temperatur
von Paraplast darf 62° C nicht überschreiten).





4.       Einbetten in Paraffin

Bei der Verwendung von EinbettungsKassetten passt diese genau auf die Giessform. Die Form ist aus Edelstahl gefertigt,
sodass sie immer wieder verwendet werden kann.







Jetzt geht es darum, schnell zu arbeiten. Die Form wurde hier auf eine kalte Stahlplatte gestellt, sodass das Paraplast
rasch abkühlt und erstarrt.





Das Gewebe sollte z. B. in einem warmen Glas zur Verfügung liegen.





Das Gewebe schnell positionieren in dem bereits erstarrenden Paraplast. Es gibt nur ein paar Sekunden Zeit,
um zu arbeiten. Die Pinzette muss vorher gut angewärmt werden, sonst klebt das Objekt an ihr fest.





Die Form wird mit flüssigem Paraplast aufgefüllt bis zum ersten Rand.





Dann wir die Kassette mit dem Boden nach unten aufgelegt und die Form mit Paraplast aufgefüllt,
bis der Boden vollständig im Wachs verschwunden ist.





Alles wird bald anfangen fest zu werden. Die warme Form kann vorzugsweise in einem kalten Ort (Kühlschrank)
abgestellt werden. Je schneller die Abkühlung, desto kleiner werden die Paraplast- oder Paraffinkristalle, was
später eine bessere Schneidbarkeit bewirkt. Paraplast schrumpft hierbei stark, wodurch ein Schrumpfungstal entsteht.
Das ist in Ordnung. Bei tieferen Minus-graden (Gefrierfach) kann der Block Risse bekommen und sich stark verziehen.





Eine Viertelstunde später ist alles ausgehärtet.





Weil das Paraplast geschrumpft ist, wird der Block leicht aus der Form fallen.





Nun kann der fertige Block nachbearbeitet werden. Alles abgeschnittene Paraplast kann wieder verwertet werden.





Die Blöcke nummerieren und archivieren. Sie können für viele Jahre und Jahrzehnte aufbewahrt werden.




Viel spass beim anschauen und viel erfolg.
Grusse Ronald

[Klaus Herrmann]

Hallo Ronald,

eine tolle Dokumentation, die man in dieser Perfektion sicher in keinem Lehrbuch findet. Eigentlich schade. Ich denke an viele gute Bücher, bei denen die Mikroskopischen Bilder eher schlecht sind, obwohl sonst der Inhalt sehr gut ist.

Diese Serie könntest Du glatt einem Verlag anbieten (Schattauer z. B.)

Für mich nicht unbedingt zum Nachmachen. Ich bleibe lieber bei der Botanik!

[Druse]

...bin ich froh, dass ich nur Pflanzen "töte",

Gruß
Mila

[Ralf Feller]

Hallo Ronald,
auch von mir danke für die tolle Präsentation,
Du zeigst in beeindruckender weise wie wichtig Präparation ist. Leider dauert es immer sehr lange bis man das Ergebnis sehen kann. Hast Du Unterschiede in der Fixierung mit pierkrinsäurehaltigen Fixantien zu quecksilberhaltigen Fixantien sehen können? Ich scheue mich einwenig Sublimat einzusetzen, auch wegen der Aggressivität gegen Metall.

Gruß Ralf

[Ronald Schulte]

Ralf,

Danke.

Antwort is"t: Nein! Romeis schreibt das wohl vor aber bei mir gelingt die z.B. AZAN mit Bouin oder Zenker gleich so gut. Nachteil von Sublimat ist das die Kristalle sicher raus mussen und das ist wider extra Arbeit. Auch die entsorgung ist schwieriger aber das geht auf meine Arbeit sehr gut.

Grusse Ronald

[Fahrenheit]

Lieber Ronald,

auch von mir vielen Dank für die sehr interessante und ausführliche Dokumentation!

Herzliche Grüße
Jörg

[Jan Kros]

Hallo Ronald,
Entlich kann ich mal sehen wie du das alles machst.
Sehr beeindruckend.
Ich habe diesen PDF runtergeladen, vielleicht etwas für unsere Verrein.
Herzlichen Gruss
Jan

[Michael Plewka]

hallo Ronald,
ich nehme diese  Super-Dokumentation zum Anlass, um endlich mal zu sagen, welch eine Bereicherung deine Beiträge für dieses Forum (bzw. seine Mitglieder) sind! Gerade bei dieser Präparation, die gewiss nicht jedermanns (oder jederfraus) Sache ist, ist es wichtig zu sehen, wie biologische Forschung funktioniert. Ich würde mich freuen, das (Bildmaterial) mal im Unterricht verwenden zu dürfen.
beste Grüße Michael

[Ronald Schulte]

Jan,

Danke! Den Teil 2 kommt dann später noch einmal (ist viel Arbeit).
Die Niederländischen und Englischen Verse ist auch schon fast fertig (meine Frau muss es noch Grammatikal beurteilen). Wenn du möchtest kann ich dich auch den Original Powerpoint schicken.

Grüße Ronald

[Mathar]

Guten Tag Herr Schulte,
da bleibt nur zu sagen: Dank u voor dit prachtige werk!
Beste Grüße
Gregor Mathar

[Ronald Schulte]

Ich würde mich freuen, das (Bildmaterial) mal im Unterricht verwenden zu dürfen

Michael,

Ist Prima. Wenn es veröffentlicht wird, dann gerne Name dabei vermelden!

Die Powerpoint-press ist jetzt auch zu downloaden.

Grüße Ronald

[Bernhard Lebeda]

Besten Dank, Ronald!

Besser darzustellen ist das wohl kaum.


Dankbare Grüsse

Bernhard

[rekuwi]

Lieber Ronald,

auch von mir ein herzliches Dankeschön. Da steigt meine Hochachtung vor Deiner Arbeit noch mehr wenn ich sehe mit wie viel Schritten und Mühe das Ganze doch vor sich geht. Ich hätte dafür nie die Geduld und könnte auch den Mäusebabys nicht "ans Leder".

Liebe Grüße
Regi

[Wolfram Weisshuhn]

Re: HISTOLOGIE: Bild-kurs Histologie, Entnahme von Gewebe bis zum einbetten......

...bin ich froh, dass ich nur Pflanzen "töte",

honni soit, qui mal y pense!

mfG

Wolfram Weisshuhn

[Florian Stellmacher]

Lieber Ronald,

Deine saubere und klare Darstellung ist Dir exzellent gelungen. Aber das ist nur das Eine. Das Andere ist, dass Du hier dargestellt hast, wie man optimale Ergebnisse erzielen kann, wenn man die Histologie mit der Dir eigenen Liebe zum Datail betreibt. Ich denke, dass man dies besonders herausheben muss! Mir wird, wenn ich Deine Arbeitsweise sowie Deine Ergebnisse sehe, erst wieder richtig bewusst, welch hohe Kunst in der Histologie jenseits der Routine steckt. Ich freue mich sehr auf Teil 2 und noch viele viele Bilder!

Herzliche Grüße,
Florian