HOOFDSTUK 1: METHODE EN TECHNIEKEN
1: Vergelijk conventionele lichtmicroscopie met de transmissie elektronenmicroscopie (TEM). Wat
kan je met beide technieken onderzoeken? Hoe moet het te onderzoeken weefsel voorbewerkt
worden voor deze methoden en waarom?
Bij conventionele lichtmicroscopie wordt licht door het preparaat gestuurd om een beeld ervan te
vormen. Bij TEM worden elektronen (i.p.v. photonen) door een preparaat geen geschoten en opgevangen
op een gevoelige plaat. Bij dikkere stukken preparaat worden de elektronen het meeste verstrooid,
hierdoor is het aantal elektronen uiteindelijk vastgesteld op de plaat kleiner. Met beide technieken kun je
dus structuren in cellen bestuderen. Omdat de golflengte van licht veel groter is dan die van een
elektronenbundel is de resolutie bij lichtmicroscopie ongeveer 0,2µm en bij TEM <0,1nm. Met TEM kun je
dus veel kleinere structuren, zoals gedetailleerde organellen (intracellulaire structuren), bekijken. Met
lichtmicroscopie kun je enkel de cel en zijn kern zien.
Voordat cellen kunnen bestudeerd worden met microscopie moeten ze eerst gepreserveerd en verhard
worden zodat je het weefsel lang kunt bewaren en zodat het hard genoeg is om er dunne coupes van te
kunnen snijden. Hierdoor wordt de oorspronkelijke toestand zoveel mogelijk bewaard, en worden de
afbraakprocessen zoveel mogelijk afgeremd. Preservatie kan door het weefsel in te vriezen in OCT
oplossing en daarna te snijden in vriescoupes, enzymatische activiteit is nu sterk verlaagd (reversibel). Of
via fixatie, waarbij het weefsel wordt ondergedompeld in een fixator (formol voor LM en glutaaraldehyde
voor EM), crosslinking vind nu plaats (vorming covalente bindingen met N-terminale groepen v eiwitten),
enzymen zijn irreversibel geïnactiveerd. Waarna het nog moet ingebed worden in paraffine (eerst
onttrekken v water) of epoxyhars om het te verharden vooraleer het gesneden wordt in coupes.
Het weefsel moeten daarna gekleurd worden, omdat er anders niet genoeg
contrast is om een goed beeld te krijgen. Kleuring voor LM kan met empirische
kleurstoffen, enzymatische kleuringen of immunokleuringen. Voor TEM kan men
gebruik maken van empirische verkleuring (2e fixatie met OsO4 dat weefsel ook
kleurt, waargenomen als ‘elektrondens’) of immunokleuring (immunolabeling
met antistof met goud-labels bindt op specifieke moleculen in weefsel, goud
laat weinig elektronen door wat zorgt voor een donker deel op het beeld)
,2: Bespreek de “fixatie” aan de hand van formaldehyde en glutaaraldehyde bij de staalpreparatie
voor histologie. Voor welke histologische methoden worden deze gebruikt?
Fixatie is een preserveringstechniek waarbij chemische bindingen worden gevormd tussen
de biomoleculen/ eiwitten zodat alle cellulaire processen zo goed als plat worden gelegd.
Hierdoor is er geen of heel weinig rotting/ afbraak. Formaldehyde heeft 1 C en zal dus korte
'bruggen' leggen tussen de biomoleculen. Glutaaraldehyde heeft 4 C waardoor er langere
'bruggen' gemaakt kunnen worden. Hierdoor komen er ook verbindingen tussen moleculen
die verder van elkaar liggen, waardoor het weefsel sterker wordt gefixeerd en een denser
netwerk vormt.
Fixatie met formaldehyde is hierdoor goed als men het weefsel later wilt gebruiken voor lichtmicroscopie.
Om elektronenmicroscopie te kunnen doen moet men het weefsel fixeren met glutaaraldehyde.
3: Bespreek de algemene principes van immuunhistochemie. Waarom wordt er gebruik gemaakt van
directe, indirecte en ge-ampificeerde immunohistochemie?
Immunohistochemie is een van de meest gebruikte kleuringstechnieken om een weefsel te kleuren, zodat
het daarna gebruikt kan worden boor microscopie. Het maakt gebruik van gemerkte antistoffen die een
specifieke stof (eiwit/ antigen) in het weefsel zullen binden en dus kleuren. Bij immunohistochemie wordt
er aan het constante deel v/d antistof een enzym gehangen dat in een enzymatische reactie van kleur zal
veranderen. Je moet hier dus eerst de antistoffen en dan de enzymatische kleuring toevoegen.
Bij directe immunohistochemie wordt het detectie-enzym rechtstreeks gebonden aan de
(primaire) antistof dat de molecule in het weefsel zal binden. Deze techniek is snel en eenvoudig
maar geeft weinig signaalversterking en lage hoeveelheden antigeen worden moeilijker
gedetecteerd.
Bij indirecte immunohistochemie is er een primaire antistof die het antigen in het weefsel bindt, en
een secundaire antistof die gelabeld is en die bindt aan het constante deel v/d primaire antistof.
Dit constante deel is identiek voor alle antistoffen binnen een bepaalde soort. Hierdoor zal het
secundaire antistof gebruikt kunnen worden voor elke primaire antistof die in ene soort wordt
gemaakt. Hierdoor bespaart deze techniek veel geld.
Geamplificeerde immunohistochemie zorgt voor een signaalversterking. Het primaire antistof wordt
gebonden aan het antigen dat gedetecteerd moet worden. Het secundaire antistof wordt gekoppeld aan
het primaire antistof en is gebonden met biotine. Het detectie-enzym wordt gecomplexeerd met
streptavidine, wat een hoge affiniteit heeft voor biotine, bindt dus aan biotine op secundaire AS waardoor
er veel hogere enzymactiviteit is en dus een veel sterker signaal. Techniek is hierdoor gevoeliger en
kunnen munder primaire antistoffen gebruikt worden. Specificiteit stijgt hierdoor, doordat de kans op
minder specifieke kruisreacties daalt.
,4: Welke verwerkingsstappen doorloopt een weefselstukje tussen resectie tijdens operatie en
diagnostiek middels lichtmicroscopie? Licht iedere stap kort toe.
Een vers weefsel stuk (uitgesneden tijdens operatie) moet eerst in kleinere stukken worden gesneden.
Hierbij kan macroscopische analyse van het weefsel gebeuren. Hierna moet het gepreserveerd worden.
Dit kan via invriezing waarbij het weefsel wordt ingevroren bij heel lage temperatuur (-80°C) zodat het niet
begint te rotten maar ook geen ijskristallen vormt zodat het weefsel niet beschadigd wordt. Invriezen van
weefsel maakt het ook al hard. Preservatie kan ook via fixatie. Hierbij worden bruggen/chemische
verbindingen gelegd tussen biomolecullen (crosslinking) zodat het weefsel niet rot. Voor lichtmicroscopie
gebeurt dit met formaldehyde (1C), waarbij korte bruggen worden gevormd. Dit moet nog verhard worden
door het in te bedden in paraffine (hydrofoob), maar eerst moet men het water onttrekken. Dit wordt
gedaan door het weefsel te leggen in een oplossing die steeds hydrofober is dan de vorige. Eerst in een
alcoholoplossing waarbij de alcohol conc stijgt van 70% tot 100%, dan in tolueen en tenslotte wordt het in
paraffine gelegd. Hierdoor wordt het weefsel hard. Dan kunnen er dunne coupes worden gesneden met
een (vries)microtoom. Voor lichtmicroscopie moeten die ongeveer 5µm dik zijn. Invriezing/inbedding in
paraffine heeft het weefsel hier hard genoeg voor gemaakt. Dan wordt het weefsel normaal gekleurd zodat
de structuren goed te onderscheiden zijn. Dit kan via empirische, enzymatische of immunokleuring. Dit
kan dan tonen waar specifieke stoffen in het weefsel zitten. Bijvoorbeeld in verschillende tumoren zitten
verschillende stoffen. Een kleuring kan dan duidelijk maken welke stof er vooral in de tumor voorkomt en
zo kan men dus diagnosticeren wat voor kanker het is. Men kan dus hiermee het oorspronkelijke orgaan
van metastasen in een ander orgaan identificeren.
5: Geef een overzicht van de verschillende types kleuringen die courant gebruikt worden in de
histologie? Leg kort principe en doel van de diverse types kleuringen uit. Met welke methode zou je
een delende cel kunnen identificeren?
Empirische kleuringen zijn kleurstoffen die men toevallig heeft gevonden. De meest gebruikte is H&E
kleuring. Haematoxyline is een base en zal dus aan zure componenten (vooral in kern) binden. Ze zal de
kern dus blauw kleuren. Eosine is zuur en zal dus aan base componenten (vooral in cytoplasma) binden.
Het kleurt dit rood. Bij deze kleuring zijn de kernen erg duidelijk zichtbaar, waardoor deze goed geschikt is
voor een delende cel te identificeren (en bepalen in welke fase van mitose hij momenteel is a.d.h.v. de
vorm van de kern/ chromosomen)
Histochemische kleuring maakt gebruik van chemische verbindingen in de kleuroplossing die zorgen voor
specifieke chemische reacties met weefselcomponenten. Bv. Periodic Acis Schiff kleuring (PAS) waarmee
men de aanwezigheid van koolhydraten kan aantonen. Glycol groepen in suikers worden geoxideerd tot
aldehyden, deze worden magentarood gekleurd door de Schiffs reagens.
Enzymhistochemische kleuring wordt gebruikt om enzymatische activiteit in een cel te zien (enkels bij
vriescoupes). Hierbij voegt met een kleurloze stof toe die door een enzym in de cel zal worden omgezet in
een kleurrijk precipitaat. Hierdoor krijgen cellen die veel van deze enzymen hebben een kleur en zijn ze
goed zichtbaar.
, Immunohistochemische kleuring gebruikt gelabelde antistoffen. Deze zullen binden aan een specifieke
stof waardoor deze zichtbaar wordt. Het label kan een enzym zijn (waarna men dus een enzymatisch
kleuring doet) of een fluorofoor (waarbij men dus fluorescentie microscopie gebruikt) of een goudpartikel
(dit wordt gebruikt om bepaalde structuren donkerder te maken bij TEM). Hiermee kan men heel veel
verschillende antigenen in beeld brengen. Het wordt dus ook het meeste gebruikt. Bij TEM kan er ook
OsO4 gebruikt worden die bindt aan sommige plaatsen in de cel en daar heel weinig elektronen doorlaat.
Hierdoor is er meer contrast in het beeld. Bij SEM wordt er ook vaak een dunne laag (meestal goud) over
het preparaat gedaan zodat de elektronen beter weerkaatst worden. Hierdoor wordt het 3D beeld
makkelijker gevormd.
6: Bespreek 3 toepassingen van immunohistochemie en hoe deze kunnen helpen bij pathologische
diagnostiek.
Immunohistochemische kleuringen kunnen gebruikt worden voor diagnose. Men kan bijvoorbeeld a.d.h.v.
deze kleuring het oorspronkelijke orgaan van metastasen in de lever identificeren.
Het kan ook gebruikt worden voor prognose. Bijvoorbeeld patiënten met een carcinoom van de
oropharynx dat p16 (een tumorsuppressor eiwit) positief is, reageren beter op radiotherapie. Aan de hand
van de kleuring kan men dus voorspellen welke patiënten zullen overleven.
Het kan ook therapeutisch gebruikt worden. Bijvoorbeeld enkel borstkankerpatiënten wiens tumorcellen
positief kleuren voor HER2 kunnen geholpen worden door een bepaalde therapie. Door de kleuring te
doen kan men dus beslissen of het waard is om de dure therapie te gebruiken. Als de kleuring negatief is,
weet men dat een andere therapie nodig is en zal er geen geld en tijd verspild worden aan een nuttelose
behandeling.
7: Bespreek het principe van scanning electronenmicroscopie (SEM). Wat kan je met deze methode
bestuderen?
Met SEM kan men een heel gedetailleerd 3D beeld van het opp. van een weefsel/ structuur van een
partikel bestuderen (bv. coronavirus). Hierbij tast een elektronenstraal het opp. van het preparaat af
volgens een raster. Teruggekaatste elektronen worden gedetecteerd en punt voor punt vastgelegd in een
beeld. Men moet wel een detecteerbare laag aanbrengen (bv. dunne laag goudpartikels) op het opp.
hierdoor zullen de elektronen efficiënter het opp. afkaatsten waardoor je een 3D effect verkrijgt. Met deze
methode is er een vergroting van 100 000x mogelijk met een resolutie van ongeveer 1nm.