Histología

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La histología, también conocida como anatomía microscópica o microanatomía, es la rama de la biología que estudia la anatomía microscópica de los tejidos biológicos. La histología es la contraparte microscópica de la anatomía macroscópica, que observa estructuras más grandes visibles sin un microscopio. Aunque se puede dividir la anatomía microscópica en organología, el estudio de los órganos, la histología, el estudio de los tejidos y la citología, el estudio de las células, el uso moderno coloca todos estos temas en el campo de la histología. En medicina, la histopatología es la rama de la histología que incluye la identificación microscópica y el estudio del tejido enfermo.En el campo de la paleontología, el término paleohistología se refiere a la histología de los organismos fósiles.

Tejidos biológicos

Clasificación de tejidos animales

Hay cuatro tipos básicos de tejidos animales: tejido muscular, tejido nervioso, tejido conectivo y tejido epitelial. 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).

Clasificación de tejidos vegetales

Para las plantas, el estudio de sus tejidos cae 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 microscópica y el estudio del tejido enfermo. 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 un examen histopatológico de muestras de tejido. Médicos capacitados, patólogos con licencia con frecuencia, realizan exámenes histopatológicos y brindan información de diagnóstico 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 de trabajo para el personal capacitado que prepara muestras histológicas para su examen son numerosos e incluyen histotécnicos, histotecnólogos, técnicos y tecnólogos en 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 del espécimen y del método de observación.

Fijación

Los fijadores químicos se utilizan para preservar y mantener la estructura de tejidos y células; la fijación también endurece los tejidos, lo que ayuda a cortar las secciones delgadas de tejido necesarias para la observación bajo el microscopio. Los fijadores generalmente preservan los tejidos (y las células) mediante la reticulación irreversible de las proteínas. 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).

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

La principal acción de estos fijadores de aldehído es la de entrecruzar los grupos amino de las proteínas mediante la formación de puentes de metileno (-CH 2 -), en el caso del formaldehído, o por entrecruzamientos C 5 H 10 en el caso del glutaraldehído. Este proceso, al tiempo que preserva la integridad estructural de las células y los tejidos, puede dañar la funcionalidad biológica de las proteínas, particularmente de las enzimas.

La fijación con formalina conduce a la degradación del ARNm, miARN y ADN, así como a la desnaturalización y modificación de las proteínas en los tejidos. Sin embargo, la extracción y el análisis de ácidos nucleicos y proteínas de tejidos incluidos en parafina y fijados con formalina es posible utilizando los protocolos apropiados.

Selección y recorte

La selección es la elección del tejido relevante en los casos en los que no es necesario someter toda la masa de tejido original a un procesamiento posterior. El resto puede permanecer fijado en caso de que sea necesario examinarlo en un momento posterior.

El recorte es el corte de muestras de tejido para exponer las superficies relevantes para su posterior corte. También crea muestras de tejido de tamaño apropiado para caber en casetes.

Incrustación

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

Cera parafina

Para microscopía óptica, la cera de parafina es el material de inclusión más utilizado. La parafina no es miscible con agua, el principal constituyente del tejido biológico, por lo que primero debe eliminarse en una serie de pasos de deshidratación. Las muestras se transfieren a través de una serie de baños de etanol cada vez más concentrados, hasta 100 % de etanol para eliminar los restos de agua. A la deshidratación le sigue un agente de limpieza (generalmente xileno, aunque se usan otros sustitutos seguros para el medio ambiente) que elimina el alcohol y es miscible con la cera, finalmente se agrega cera de parafina derretida para reemplazar el xileno e infiltrar el tejido. En la mayoría de los laboratorios de histología o histopatología, la deshidratación, el aclarado y la infiltración de cera se llevan a cabo enprocesadores de tejidos que automatizan este proceso. Una vez infiltrados en parafina, los tejidos se orientan en moldes que se rellenan con cera; una vez colocada, la cera se enfría, solidificando el bloque y el tejido.

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). La cera de parafina también puede ser demasiado blanda en relación con el tejido, el calor de la cera derretida puede alterar el tejido de forma indeseable, o los productos químicos deshidratantes o limpiadores pueden dañar el tejido. Las alternativas a la cera de parafina incluyen epoxi, acrílico, agar, gelatina, celoidina y otros tipos de ceras.

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

Para que los tejidos se corten en un estado congelado, los tejidos se colocan en un medio de inclusión a base de agua. Los tejidos precongelados se colocan en moldes con el material de inclusión líquido, generalmente un glicol a base de agua, OCT, TBS, criogel o resina, que luego se congela para formar bloques endurecidos.

Seccionamiento

Para la microscopía óptica, se utiliza un bisturí montado en un micrótomo para cortar secciones de tejido (normalmente entre 5 y 15 micrómetros de espesor) que se montan en un portaobjetos de microscopio de vidrio. Para la microscopía electrónica de transmisión (TEM), se utiliza un cuchillo de diamante o de vidrio montado en un ultramicrótomo para cortar secciones de tejido de entre 50 y 150 nanómetros de espesor.

Tinción

El tejido biológico tiene poco contraste inherente en el microscopio óptico o electrónico. La tinción se emplea tanto para dar contraste al tejido como para resaltar características particulares de interés. Cuando la tinción se usa para apuntar a un componente químico específico del tejido (y no a la estructura general), se usa el término histoquímica.

Microscopía de luz

La hematoxilina y eosina (tinción H&E) es una de las tinciones más utilizadas en histología para mostrar la estructura general del tejido. La hematoxilina tiñe los núcleos celulares de azul; la eosina, un tinte ácido, tiñe el citoplasma y otros tejidos en diferentes tintes de color rosa.

A diferencia de H&E, que se utiliza como tinción general, existen muchas técnicas que tiñen más selectivamente células, componentes celulares y sustancias específicas. Una técnica histoquímica comúnmente realizada que se enfoca en un químico específico es la reacción del azul de Prusia de Perls, que se usa para demostrar depósitos de hierro en enfermedades como la hemocromatosis. El método de Nissl para la sustancia de Nissl y el método de Golgi (y las tinciones de plata relacionadas) son útiles para identificar neuronas y son otros ejemplos de tinciones más específicas.

Historadiografía

En la historradiografía, un portaobjetos (a veces teñido histoquímicamente) se somete a rayos X. Más comúnmente, la autorradiografía se usa para visualizar los lugares a los que se ha transportado una sustancia radiactiva dentro del cuerpo, como las células en fase S (en proceso de replicación del ADN) que incorporan timidina tritiada, o sitios a los que se unen sondas de ácido nucleico radiomarcadas in situ. hibridación. Para la autorradiografía a nivel microscópico, el portaobjetos normalmente se sumerge en una emulsión líquida del 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 llama inmunohistoquímica, o cuando la mancha es una molécula fluorescente, inmunofluorescencia. Esta técnica ha aumentado considerablemente la capacidad de identificar categorías de células bajo un microscopio. Otras técnicas avanzadas, como la hibridación in situ no radiactiva , se pueden combinar con inmunoquímica para identificar moléculas específicas de ADN o ARN con sondas o etiquetas fluorescentes que se pueden usar para inmunofluorescencia y amplificación de fluorescencia ligada a enzimas (especialmente amplificación de señal de fosfatasa alcalina y tiramida). La microscopía de fluorescencia y la microscopía confocal se utilizan para detectar señales fluorescentes con buen detalle intracelular.

Microscopio de electrones

Para la microscopía electrónica, los metales pesados ​​se utilizan típicamente para teñir secciones de tejido. El acetato de uranilo y el citrato de plomo se usan comúnmente para impartir contraste al tejido en el microscopio electrónico.

Técnicas especializadas

Criosección

De manera similar al procedimiento de sección congelada que se emplea 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 microtomo de congelación. Las secciones congeladas se montan en un portaobjetos de vidrio y se pueden teñir para mejorar el contraste entre los diferentes tejidos. Las secciones congeladas no fijadas se pueden utilizar para estudios que requieren la localización de enzimas en tejidos y células. La fijación de tejido es necesaria para ciertos procedimientos, como la tinción de inmunofluorescencia ligada a anticuerpos. Las secciones congeladas a menudo se preparan durante la extirpación quirúrgica de los 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 un tumor se descubre incidentalmente durante la cirugía.

Ultramicrotomía

La ultramicrotomía es un método para preparar secciones extremadamente delgadas para el análisis con microscopio electrónico de transmisión (TEM). Los tejidos se incrustan comúnmente en epoxi u otra resina plástica. Se cortan secciones muy finas (menos de 0,1 micrómetros de espesor) utilizando cuchillas de diamante o de vidrio en un ultramicrótomo.

Artefactos

Los artefactos son estructuras o características en el tejido que interfieren con el examen histológico normal. Los artefactos interfieren con la histología cambiando la apariencia de los tejidos y ocultando estructuras. Los artefactos de procesamiento de tejidos pueden incluir pigmentos formados por fijadores, encogimiento, 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 arreglar una sección. La fijación con formalina también puede dejar un pigmento marrón a negro en condiciones ácidas.

Historia

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. Malpighi analizó varias partes de los órganos de murciélagos, ranas y otros animales bajo el microscopio. Mientras estudiaba la estructura del pulmón, Malpighi notó sus alvéolos membranosos y las conexiones similares a cabellos entre las venas y las arterias, a las que llamó capilares. Su descubrimiento estableció cómo el oxígeno inhalado ingresa al torrente sanguíneo y sirve al cuerpo.

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, y el término "histología" (en alemán: Histologie), acuñado para denotar el "estudio de los tejidos", apareció por primera vez en un libro de Karl Meyer en 1819. Bichat describió veintiún tejidos humanos, que pueden incluirse en las cuatro categorías actualmente aceptadas por los histólogos. El uso de ilustraciones en histología, considerado inútil por Bichat, fue promovido por Jean Cruveilhier.

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

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 muchas técnicas de fijación.

Las técnicas de montaje fueron desarrolladas por Rudolf Heidenhain (1824-1898), quien introdujo la goma arábiga; Salomon Stricker (1834-1898), que abogaba por una mezcla de cera y aceite; y Andrew Pritchard (1804-1884) quien, en 1832, usó una mezcla de goma y cola de pescado. En el mismo año, apareció en escena el bálsamo de Canadá, y en 1869 Edwin Klebs (1834-1913) informó que durante algunos años había incrustado sus muestras en parafina.

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

Direcciones futuras

Histología in vivo

Actualmente existe un gran interés en el desarrollo de técnicas para la histología in vivo (predominantemente mediante resonancia magnética), lo que permitiría a los médicos recopilar información de forma no invasiva sobre tejidos sanos y enfermos en pacientes vivos, en lugar de muestras de tejido fijo.