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Histología

Muestra histológica colocada en la platina de un microscopio óptico. Tejido pulmonar humano teñido con hematoxilina y eosina , visto bajo un microscopio. La histología , [ ayuda...

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Muestra histológica colocada en la platina de un microscopio óptico.
Tejido pulmonar humano teñido con hematoxilina y eosina , visto bajo un microscopio.

La histología , [ ayuda 1 ] también conocida como anatomía microscópica , microanatomía [ 1 ] o histoanatomía , [ 2 ] [ 3 ] es la rama de la biología que estudia la anatomía microscópica de los tejidos biológicos . [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] La ​​histología es la contraparte microscópica de la anatomía macroscópica , que examina las estructuras más grandes visibles sin microscopio . [ 7 ] [ 8 ]

Históricamente, la anatomía microscópica se dividía en organología (estudio de los órganos), histología (estudio de los tejidos) y citología (estudio de las células ), aunque en la actualidad todos estos temas se engloban dentro del campo de la histología. [ 7 ] En medicina , la histopatología es la rama de la histología que incluye la identificación y el estudio microscópico del tejido enfermo. [ 7 ] [ 8 ] En el campo de la paleontología , el término paleohistología se refiere a la histología de los organismos fósiles . [ 9 ] [ 10 ]

tejidos biológicos

Clasificación de tejidos animales

Existen cuatro tipos básicos de tejidos animales: tejido muscular , tejido nervioso , tejido conectivo y tejido epitelial . [ 7 ] [ 11 ] Todos los tejidos animales se consideran subtipos de estos cuatro tipos principales de tejido (por ejemplo, la sangre se clasifica como tejido conectivo, ya que las células sanguíneas están suspendidas en una matriz extracelular , el plasma ). [ 11 ]

.

Clasificación de los tejidos vegetales

Corte histológico de un tallo de planta ( Alliaria petiolata )

En el caso de las plantas, el estudio de sus tejidos se enmarca dentro del campo de la anatomía vegetal , con los siguientes cuatro tipos principales:

Histología médica

La histopatología es la rama de la histología que incluye la identificación y el estudio microscópico del tejido enfermo. [ 7 ] [ 8 ] Es una parte importante de la patología anatómica y la patología quirúrgica , ya que el diagnóstico preciso del cáncer y otras enfermedades a menudo requiere el examen histopatológico de muestras de tejido. [ 12 ] Médicos capacitados, frecuentemente patólogos con licencia , realizan el examen histopatológico y proporcionan información diagnóstica basada en sus observaciones.

ocupaciones

El campo de la histología que incluye la preparación de tejidos para el examen microscópico se conoce como histotecnología. Los títulos laborales para el personal capacitado que prepara muestras histológicas para el examen son numerosos e incluyen histotécnicos, histotecnólogos, [ 13 ] técnicos y tecnólogos de histología, técnicos de laboratorio médico y científicos biomédicos .

Preparación de la muestra

La mayoría de las muestras histológicas necesitan preparación antes de la observación microscópica; estos métodos dependen de la muestra y del método de observación. [ 11 ]

Fijación

Sección histológica de un invertebrado fosilizado. Briozoo del Ordovícico .

Los fijadores químicos se utilizan para preservar y mantener la estructura de los tejidos y las células; la fijación también endurece los tejidos, lo que facilita el corte de las secciones delgadas necesarias para la observación al microscopio. [ 7 ] [ 14 ] Los fijadores generalmente preservan los tejidos (y las células) mediante la reticulación irreversible de las proteínas. [ 14 ] El fijador más utilizado para la microscopía óptica es la formalina tamponada neutra al 10% , o NBF ( formaldehído al 4% en solución salina tamponada con fosfato ). [ 15 ] [ 14 ] [ 11 ]

Para la microscopía electrónica, el fijador más utilizado es el glutaraldehído , generalmente como una solución al 2,5 % en solución salina tamponada con fosfato . [ 11 ] Otros fijadores utilizados para la microscopía electrónica son el tetróxido de osmio o el acetato de uranilo . [ 11 ]

La acción principal de estos fijadores de aldehído consiste en entrecruzar los grupos amino de las proteínas mediante la formación de puentes de metileno ( −CH 2 − ), en el caso del formaldehído, o mediante entrecruzamientos C 5 H 10 en el caso del glutaraldehído. Este proceso, si bien preserva la integridad estructural de las células y los tejidos, puede dañar la funcionalidad biológica de las proteínas, en particular de las enzimas . [ 16 ]

La fijación con formalina provoca la degradación del ARNm, el ARNm micro y el ADN, así como la desnaturalización y modificación de las proteínas en los tejidos. Sin embargo, es posible extraer y analizar ácidos nucleicos y proteínas de tejidos fijados con formalina e incluidos en parafina mediante protocolos adecuados. [ 17 ] [ 18 ]

Selección y recorte

Artículos utilizados para el envío de muestras: envoltura (para biopsia), esponja (para biopsia), casete (para procesamiento de tejidos) y bolsa (para biopsia).

La selección consiste en elegir el tejido pertinente cuando no es necesario procesar toda la masa tisular original. El resto puede permanecer fijado por si fuera necesario examinarlo posteriormente.

El recorte consiste en cortar muestras de tejido para exponer las superficies relevantes para su posterior seccionamiento. También crea muestras de tejido del tamaño adecuado para que quepan en los casetes. [ 19 ]

Incrustación

Los tejidos se incrustan en un medio más duro tanto como soporte como para permitir el corte de finas láminas de tejido. [ 11 ] [ 7 ] En general, primero se debe eliminar el agua de los tejidos (deshidratación) y reemplazarla con un medio que se solidifique directamente o con un fluido intermedio (clarificación) que sea miscible con el medio de incrustación. [ 14 ]

Parafina

Muestra histológica incrustada en parafina (el tejido se sujeta en el fondo de un molde metálico y se vierte más parafina fundida sobre él para llenarlo).

Para la microscopía óptica, la cera de parafina es el material de inclusión más utilizado. [ 14 ] [ 15 ] La parafina es inmiscible con el agua, el principal componente del tejido biológico, por lo que primero debe eliminarse en una serie de pasos de deshidratación. [ 14 ] Las muestras se transfieren a través de una serie de baños de etanol progresivamente más concentrados , hasta 100% de etanol para eliminar los restos de agua. [ 11 ] [ 14 ] La deshidratación va seguida de un agente aclarante (típicamente xileno [ 15 ] aunque se utilizan otros sustitutos seguros para el medio ambiente [ 15 ] ) que elimina el alcohol y es miscible con la cera, finalmente se añade cera de parafina fundida para reemplazar el xileno e infiltrar el tejido. [ 11 ] En la mayoría de los laboratorios de histología o histopatología, la deshidratación, el aclaramiento y la infiltración de cera se llevan a cabo en procesadores de tejidos que automatizan este proceso. [ 15 ] Una vez infiltrados en parafina, los tejidos se orientan en moldes que se llenan con cera; una vez colocados, la cera se enfría, solidificando el bloque y el tejido. [ 15 ] [ 14 ]

Otros materiales

La cera de parafina no siempre proporciona una matriz suficientemente dura para cortar secciones muy finas (que son especialmente importantes para la microscopía electrónica). [ 14 ] La cera de parafina también puede ser demasiado blanda en relación con el tejido, el calor de la cera fundida puede alterar el tejido de forma indeseable, o los productos químicos deshidratantes o aclaradores pueden dañarlo. [ 14 ] Las alternativas a la cera de parafina incluyen epoxi , acrílico , agar , gelatina , celoidina y otros tipos de ceras. [ 14 ] [ 20 ]

En microscopía electrónica, las resinas epoxi son los medios de inclusión más utilizados, [ 11 ] pero también se utilizan resinas acrílicas, particularmente cuando se requiere inmunohistoquímica .

Para cortar tejidos congelados, estos se colocan en un medio de inclusión a base de agua. Los tejidos previamente congelados se introducen en moldes con el material de inclusión líquido, generalmente un glicol a base de agua, OCT , TBS , Cryogen o resina, que luego se congela para formar bloques endurecidos.

Seccionamiento

Muestra histológica siendo cortada en un micrótomo

Para la microscopía óptica, se utiliza una cuchilla montada en un micrótomo para cortar secciones de tejido (generalmente de entre 5 y 15 micrómetros de espesor) que se montan en un portaobjetos de vidrio . [ 11 ] Para la microscopía electrónica de transmisión (TEM), se utiliza una cuchilla de diamante o vidrio montada en un ultramicrótomo para cortar secciones de tejido de entre 50 y 150 nanómetros de espesor. [ 11 ]

Un número limitado de fabricantes son reconocidos por la producción de micrótomos, incluidos los micrótomos vibratorios, comúnmente denominados vibratomos , principalmente para investigación y estudios clínicos. Además, Leica Biosystems es conocida por la producción de productos relacionados con la microscopía óptica en el contexto de la investigación y los estudios clínicos. [ 21 ]

Tinción

El tejido biológico presenta poco contraste intrínseco tanto en el microscopio óptico como en el electrónico. [ 20 ] La tinción se emplea para proporcionar contraste al tejido y resaltar características particulares de interés. Cuando la tinción se utiliza para detectar un componente químico específico del tejido (y no su estructura general), se utiliza el término histoquímica . [ 11 ]

microscopía óptica

Tinción tricrómica de Masson en la tráquea de rata

La tinción con hematoxilina y eosina ( tinción H&E ) es una de las tinciones más utilizadas en histología para mostrar la estructura general del tejido. [ 11 ] [ 22 ] La hematoxilina tiñe los núcleos celulares de azul; la eosina, un colorante ácido , tiñe el citoplasma y otros tejidos de diferentes tonos de rosa. [ 11 ] [ 14 ]

A diferencia de la tinción con hematoxilina y eosina (H&E), que se utiliza como tinción general, existen muchas técnicas que tiñen de forma más selectiva células, componentes celulares y sustancias específicas. [ 14 ] Una técnica histoquímica comúnmente utilizada que se dirige a una sustancia química específica es la reacción de azul de Prusia de Perls , que se utiliza para demostrar depósitos de hierro [ 14 ] en enfermedades como la hemocromatosis . El método de Nissl para la sustancia de Nissl y el método de Golgi (y tinciones de plata relacionadas ) son útiles para identificar neuronas y son otros ejemplos de tinciones más específicas. [ 14 ]

Historradiografía

En la historradiografía , se radiografía una lámina (a veces teñida histoquímicamente). Más comúnmente, la autorradiografía se utiliza para visualizar los lugares a los que se ha transportado una sustancia radiactiva dentro del cuerpo, como las células en fase S (que experimentan replicación del ADN ) que incorporan timidina tritiada , o los sitios a los que se unen las sondas de ácido nucleico radiomarcadas en la hibridación in situ . [ 23 ] Para la autorradiografía a nivel microscópico, la lámina se sumerge típicamente en una emulsión líquida de tracto nuclear, que se seca para formar la película de exposición. Los granos de plata individuales en la película se visualizan con microscopía de campo oscuro .

Inmunohistoquímica

Recientemente, se han utilizado anticuerpos para visualizar específicamente proteínas, carbohidratos y lípidos. Este proceso se denomina inmunohistoquímica o, cuando la tinción es una molécula fluorescente , inmunofluorescencia . Esta técnica ha aumentado considerablemente la capacidad de identificar categorías de células bajo el microscopio. Otras técnicas avanzadas, como la hibridación in situ no radiactiva , pueden combinarse con la inmunohistoquímica para identificar moléculas específicas de ADN o ARN con sondas o marcadores fluorescentes que pueden utilizarse para inmunofluorescencia y amplificación de fluorescencia ligada a enzimas (especialmente la amplificación de señal con fosfatasa alcalina y tiramida). La microscopía de fluorescencia y la microscopía confocal se utilizan para detectar señales fluorescentes con buen detalle intracelular.

Microscopía electrónica

Para la microscopía electrónica, los metales pesados ​​se utilizan habitualmente para teñir las secciones de tejido. [ 11 ] El acetato de uranilo y el citrato de plomo se utilizan comúnmente para proporcionar contraste al tejido en el microscopio electrónico. [ 11 ]

Técnicas especializadas

criosección

Similar al procedimiento de sección congelada empleado en medicina, la criosección es un método para congelar, cortar y montar rápidamente secciones de tejido para histología. El tejido generalmente se secciona en un criostato o micrótomo de congelación. [ 14 ] Las secciones congeladas se montan en un portaobjetos de vidrio y pueden teñirse para mejorar el contraste entre diferentes tejidos. Las secciones congeladas sin fijar pueden usarse para estudios que requieren la localización de enzimas en tejidos y células. La fijación del tejido es necesaria para ciertos procedimientos, como la tinción por inmunofluorescencia ligada a anticuerpos . Las secciones congeladas se preparan a menudo durante la extirpación quirúrgica de tumores para permitir la identificación rápida de los márgenes del tumor, como en la cirugía de Mohs , o la determinación de la malignidad del tumor, cuando se descubre un tumor incidentalmente durante la cirugía.

Ultramicrotomía

Algas verdes bajo un microscopio electrónico de transmisión

La ultramicrotomía es un método para preparar secciones extremadamente delgadas para el análisis mediante microscopía electrónica de transmisión (TEM). Los tejidos suelen estar incluidos en resina epoxi u otra resina plástica. [ 11 ] Se cortan secciones muy delgadas (de menos de 0,1 micrómetros de espesor) utilizando cuchillas de diamante o vidrio en un ultramicrótomo . [ 14 ]

Artefactos

Los artefactos son estructuras o características en el tejido que interfieren con el examen histológico normal. Los artefactos interfieren con la histología al cambiar la apariencia de los tejidos y ocultar estructuras. Los artefactos del procesamiento de tejidos pueden incluir pigmentos formados por fijadores, [ 14 ] contracción, lavado de componentes celulares, cambios de color en diferentes tipos de tejidos y alteraciones de las estructuras en el tejido. Un ejemplo es el pigmento de mercurio que queda después de usar el fijador de Zenker para fijar una sección. [ 14 ] La fijación con formalina también puede dejar un pigmento marrón a negro en condiciones ácidas. [ 14 ]

Historia

Santiago Ramón y Cajal en su laboratorio

En el siglo XVII, el italiano Marcello Malpighi utilizó microscopios para estudiar diminutas entidades biológicas; algunos lo consideran el fundador de los campos de la histología y la patología microscópica. [ 24 ] [ 25 ] Malpighi analizó varias partes de los órganos de murciélagos, ranas y otros animales bajo el microscopio. Mientras estudiaba la estructura del pulmón, Malpighi observó sus alvéolos membranosos y las conexiones similares a pelos entre venas y arterias, a las que denominó capilares. Su descubrimiento estableció cómo el oxígeno inhalado entra en el torrente sanguíneo y sirve al cuerpo. [ 26 ]

En el siglo XIX, la histología era una disciplina académica por derecho propio. El anatomista francés Xavier Bichat introdujo el concepto de tejido en anatomía en 1801, [ 27 ] y el término "histología" ( en alemán : Histologie ), acuñado para denotar el "estudio de los tejidos", apareció por primera vez en un libro de Karl Mayer en 1819. [ 28 ] [ 29 ] [ 24 ] Bichat describió veintiún tejidos humanos, que pueden subsumirse en las cuatro categorías actualmente aceptadas por los histólogos. [ 30 ] El uso de ilustraciones en histología, considerado inútil por Bichat, fue promovido por Jean Cruveilhier . [ 31 ]

A principios de la década de 1830, Purkynĕ inventó un micrótomo de alta precisión. [ 29 ]

Durante el siglo XIX, Adolph Hannover (soluciones de cromatos y ácido crómico ), Franz Schulze y Max Schultze ( ácido ósmico ), Alexander Butlerov ( formaldehído ) y Benedikt Stilling ( congelación ) desarrollaron numerosas técnicas de fijación . [ 29 ]

Las técnicas de montaje fueron desarrolladas por Rudolf Heidenhain (1824–1898), quien introdujo la goma arábiga ; Salomon Stricker (1834–1898), quien abogó por una mezcla de cera y aceite; y Andrew Pritchard (1804–1884), quien, en 1832, utilizó una mezcla de goma y cola de pescado . Ese mismo año, apareció el bálsamo de Canadá , y en 1869 Edwin Klebs (1834–1913) informó que durante algunos años había incluido sus especímenes en parafina. [ 32 ]

El Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 1906 fue otorgado a los histólogos Camillo Golgi y Santiago Ramón y Cajal . Sus interpretaciones de la estructura neural del cerebro, basadas en diferentes interpretaciones de las mismas imágenes, eran contradictorias. Ramón y Cajal ganó el premio por su teoría correcta, y Golgi por la técnica de tinción con plata que inventó para hacerla posible. [ 33 ]

Direcciones futuras

Histología in vivo

Existe interés en desarrollar técnicas para histología in vivo (principalmente mediante resonancia magnética ), que permitirían a los médicos obtener información de forma no invasiva sobre tejidos sanos y enfermos en pacientes vivos, en lugar de a partir de muestras de tejido fijadas. [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ]

Véase también

Notas

  1. ↑ La palabra histología ( / h ɪ s ˈ t ɒ l ə dʒ i / ) es neolatina , que combina histo- + -logía para significar "estudio de los tejidos"; de laspalabras griegas ἱστός ( histós ) "tejido", y -λογία ( -logía ) "estudio de".

Referencias

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