DE2429647A1 - Verfahren zum faerben von gewebe - Google Patents

Verfahren zum faerben von gewebe

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Paul Terence Wertlake
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Description

PATENTANWÄLTE
DR. WALTER KRAUS DIPLOMCHEMiKER · DR.-ΙΝΘ. ANNEKATE WEISERT DIPL.-ING. FACHRICHTUNG CHEMIE D-8 MÜNCHEN 19 · FLÜSGENSTRASSE 17 · TELEFON 089/177061
1028 Wt/My
APPLIED BIOSCIENCE, Fairfield, N. J. 07006/USA
Verfahren zum Färben von Gewebe.
Die Erfindung betrifft ein überlegenes und sehr schnell ablaufendes histologisches Färbungsverfahren, bei dem gefrorenes Gewebe kurz in eine wäßrige, alkoholische Lösung, die Trichloressigsäure, Zinkchlorid und Formaldehyd enthält, und dann in eine zweite Lösung, die Haematoxylin enthält, eingetaucht wird. Das Gewebe kann gewünschtenfalls weiter gegengefärbt werden.
; Die Erfindung betrifft ein histologisches Färbeverfahren für Gewebeproben, das vor der mikroskopischen Untersuchung durchgeführt wird. Das selektive Färben von Gewebezellen, um sowohl verschiedene Teile der Zelle zu identifizieren als auch unterschiedeliche Arten der Zelle zu unterscheiden, ist ein gut bekanntes diagnostisches Verfahren. Geeignete Verfahren ergeben reproduzierbare Ergebnisse, sie sind jedoch oft zeitraubend und mühevoll. Bei einer typischen kryogenischen Anwendung werden zwei Hauptverfahren angewendet. Das Gewebe wird schnell gefroren und in Teile geschnitten. Diese Teile werden fixiert, beispielsweise in Formaldehyd oder Alkohol, mit einer einzelnen Farbe gefärbt, mit einem Deckglas versehen und untersucht. Diese Präparation ist nicht dauernd und besitzt eine beschränkte Verwendungsdauer von
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nur einigen Stunden. Obgleich dies eine mehr oder weniger schnelle Untersuchung' des Gewebes ermöglicht, besitzt das Verfahren verschiedene Nachteile. Der größte Nachteil ist der, daß die Proben bei den unterschiedlichen mikroskopischen Präparationen verschieden aussehen, und dadurch wird die Schwierigkeit einer richtigen Interpretation noch erhöht.
Um eine genauere mikroskopische Analyse und eine permanente Präparation des ursprünglichen Gewebes zu ermöglichen, verwendet man ein zweites Verfahren. Hier wird ein gefrorenes Gewebe aufgetaut, fixiert, dehydratisiert, mit organischen Lösungsmitteln durchtränkt, in Paraffin eingebettet und geteilt. Diese Teile werden ihrerseits von Paraffin befreit, hydratisiert, gefärbt, enthydratisiert und mit einem Deckglas versehen. Dies ermöglicht eine permanente mikroskopische Präparation des Materials, das ursprünglich mit dem temporären kryogenischen Verfahren untersucht wurde. Wie angegeben, dauert dieses Verfahren extrem lange, es ist mühevoll und die Proben sind keine genauen Wiedergaben des' ursprünglichen Gewebes. Zusätzlich zu einer möglichen Beschädigung, die durch die Eiskristallbildung hervorgerufen wird, wird ein Teil des Gewebes im Verlauf der chemischen und physikalischen Verarbeitung verloren.
Das Zusammenwirken dieser beiden Verfahren und ihre inhärenten Nachteile können beispielsweise im Falle von vermuteter Bösartigkeit des Gewebes erläutert werden. Typischerweise wird von dem Patienten im Verlauf der Untersuchungsoperation eine Gewebeprobe entnommen, und diese wird sofort dem ersten Verfahren unterworfen, damit der Chirurg eine unmittelbare Entscheidung treffen kann, im Hinblick auf die Art und das Ausmaß des gesamten chirurgischen Eingriffs. Die Herstellung von permanenten mikroskopischen Proben zur Bestätigung der Diagnose kann so viel v/ie 24 Stunden oder langer erfordern, und dadurch wird die mikroskopische Unter-
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suchung von Geweben, die während·eines chirurgischen Eingriffs entfernt werden., auf die weniger genauen temporären Präparationen begrenzt, da der Patient im Operationssaal nicht während der langen Zeit verbleiben kann, die für die permanente Präparation erforderlich ist. Weiterhin sind die Endergebnisse der Gev/ebeuntersuchungen erst nach einigen Tagen begannt, und dadurch werden die natürlichen Sorgen des Patienten oder seiner Familie erhöht oder verlängert. Da die .Proben, die für die Diagnose verwendet werden, oft nicht für die Bewahrung geeignet sind, müssen mühevollen Konservierungsstufen durchgeführt werden, wenn der medizinische Zustand oder die Politik des Krankenhauses eine Aufbewahrung der Proben für mehr als einige Tage erfordert.
.-■■-■ In der·deutschen Patentschrift (Patentanmeldung P 24 11 003.0 entsprechend der US-Anmeldung mit der Serial No. 333,732) wird ein neues histologisches Fixiermittel beschrieben, das eine Lösung aus Trichloressigsäure, Zinkchlorid und Formaldehyd in einem wäßrigen niedrigen Alkanol enthält. Dieses Fixiermittel verursacht gegenüber den Zellen eine minimale Schädigung, es ist bei der tatsächlichen Verwendung praktisch und es kann bei einer Vielzahl von Gewebearten verwendet werden. Es wurde nun gefunden, daß dieses Fixiermittel bei einem überlegenen Verfahren zur Färbung von Gewebeproben verwendet werden kann. Das gesamte Färbüngsverfahren kann in einigen Minuten beendigt sein, und die entstehenden, gefärbten Proben sind ausreichend beständig, so daß sie während Monaten ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen aufbewahrt werden können.
Das Gewebe, das gefärbt werden soll, wird schnell nach irgendeinem der gut bekannten Verfahren gefroren. Das gefrorene Gewebe wird dann mit einem üblichen Mikrotom geschnitten und die Teile werden dann in eine Fixierlösung, die eine wäßrige, niedrige alkanolische Lösung von Trichlor-
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essigsaure, Zinkchlorid und Formaldehyd enthält, eingetaucht. Der Schnitt taut natürlich bei dieser Eintauchung auf, aber er ist in wenigen Sekunden fixiert. Eine typische Eintauchzeit beträgt 5 Sekunden, -und obgleich diese Zeit ausgedehnt werden kann, erhält man bei längerem Eintauchen keine Vorteile.
Der Schnitt wird anschließend in eine .wäßrige Lösung aus Haematoxylin eingetaucht. Haematoxylin ist ein gut bekanntes Färbemittel und chemisch ist es 7,11b-Dihydrobenz[b]-indeno[i,2-d]pyran-3,4,6a,9,10(6H)-pentol. Diese Stufe des Verfahrens kann einstufig oder zweistufig durchgeführt v/erden. Bei einer Ausführungsform wird der Schnitt in die Lösung aus Haematoxylin eingetaucht, bis die Einfärbung vollständig ist, im allgemeinen 10 bis 30 Sekunden. Bei einer zweiten Ausführungsform wird die Probe während einer bestimmten Zeit in die erste Haematoxylin-Lösung eingetaucht, entnommen und mit V/asser gespült und dann in eine zweite Haematoxylin- Lösung eingetaucht. Bei einer bevorzugten zweiten Ausführungsform wird vor dem Eintauchen der Probe in die zweite Haematoxylin-LÖsung ein kurzes Eintauchen in eine Lösung aus Lithiumcarbonat durchgeführt, welches als Beschleuniger wirkt. So kann man beispielsweise den Schnitt, der aus der ersten Fixierlösung entnommen wird, in eine erste Haematoxylin-Lösung während einer Zeit von ungefähr 15 Sekunden eintauchen, dann spült man durch Eintauchen in Wasser und taucht kurz in eine Lösung aus Lithiumcarbonat, beispielsweise während einer Zeit von 4 Sekunden, ein und dann wird erneut in eine Haematoxylin-Lösung während ungefähr 5 Sekunden eingetaucht. Zu diesem Zeitpunkt ist die Probe bzw. der Schnitt fixiert und die Zellkerne sind mit einem bläulich-purpurfarbenen Ton gefärbt. Die Probe kann dann zur Lagerung gewaschen und getrocknet werden, wobei das letztere auf bekannte Weise durch stufenweises Eintauchen in progressiv stärker hydrophile organische Medien, beispielsweise 95%iges Äthanol, absolutes Äthanol und Xylol, erfolgt.
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Gewünschtenfalls können die Proben gegengefärbt oder ergänzend gefärbt werden, wobei man irgendwelche der gut bekannten Unterscheidungsfarben verwendet, beispielsweise Eosin, ein Fuchsin wie Rosanilin, Pararosanilin, . Magenta II, Magenta III oder saures Fuchsin, Picrinsäure oder ähnliche Verbindungen.
Wie oben angegeben, enthält das Fixiermittel eine Lösung aus Trichloressigsäure, Zinkchlorid und Formaldehyd in einem wäßrigen niedrigen Alkenol. Das niedrige Alkanol kann irgendeines der gut bekannten Alkohole sein mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, beispielsweise Methanol, Äthanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol und die verschiedenen ■ verzweigten Butanole. Methanol ist sehr zufriedenstellend und im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit und seine Lösungsmittelkraft bevorzugt. Der wäßrige niedrige Alkohol wird ein Volumenverhältnis von Alkanol zu gesamtem V/asser von ungefähr 1:1 bis ungefähr 1:3 besitzen. Ein bevorzugtes Verhältnis beträgt ungefähr 1:1,1 bis ungefähr 1:1,5. In dem wäßrigen Alkanol ist eine Mischung aus Trichloressigsäure, Zinkchlorid und Formaldehyd gelöst. Ein Verhältnis'von Zinkchlorid zu Trichloressigsäure, bezogen auf Gewichtsbasis, beträgt von ungefähr 2:1 bis ungefähr 4:1. Ein Verhältnis von 3:1 ist besonders zufriedenstellend. Das Verhältnis von Formaldehyd zu Trichloressigsäure beträgt von ungefähr 8:1 bis ungefähr 10:1, ein typisches ,Verhältnis beträgt 9:1.
Eine bevorzugte Endkonzentration beträgt ungefähr 10% Gew./Vol. Trichloressigsäure, Zinkchlorid und Formaldehyd in dem wäßrigen niedrigen Alkanol.
Das Haematoxylin kann in irgendeiner der üblichen Formen vorliegen. Diese umfassen Harris1 Haematoxylin, Mayer's Haemalum, Erlich1s Haematoxylin, das Alaun-haematoxylin, wie es von Lie et al, Mayo Clinic Proceedings, 46, 319 (Mai
1971), beschrieben wird, u.a.
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Eine besonders nützliche Präparation ist jene, die Haematoxylin, gelbes Quecksilber(II)-oxyd und Aluminiumammoniumsulfat in wäßrigem Glycerin enthält; dieses Reagens ist im allgemeinen als Alaun-haematoxylin bekannt.
Im folgenden wird die Präparation der verschiedenen Lösungen näher erläutert.
Präparationen
A. Fixierlösung
400 g Zinkchlorid werden mit 120 g Trichloressigsäure und 2,64 1 37%igem Formaldehyd (entsprechend 1055 g 100?6igem Formaldehyd) in 7,3 1 95%igem Methanol (entsprechend 7 1 100?6igem Methanol) und 7 1 Wasser vermischt. Es tritt eine leichte exotherme Umsetzung auf und nachdem die · Lösung Zimmertemperatur wiedererlangt hat, wird sie filtriert und in Behälter abgefüllt. Diese Lösung, die leicht als Gewebefixiermittel verwendet werden kann, entspricht einer 9,8%igen Gew./Vol. Lösung von Trichloressigsäure, Zinkchlorid und Formaldehyd, wobei das Gewichtsverhältnis von Zinkchlorid zu Trichloressigsäure ungefähr 3,33:1 beträgt und das Gewichtsverhältnis von Formaldehyd zu Trichloressigsäure ungefähr 9:1 beträgt, in wäßrigem Methanol, wobei das Volumenverhältnis von Alkanol zu gesamtem Wasser (einschließlich des getrennt zugefügten Wassers, welches in dem 95%igen Methanol enthalten ist, und des Wassers, das in dem 37%igen Formaldehyd enthalten ist) ungefähr 1:1,3 beträgt.
B. (1) Färbelösung
Zu einer Lösung aus 0,67 g Haematoxylin in 33 ml absolutem Äthanol fügt man 33 ml destilliertes Wasser, 33 ml Glycerin, 3,3 ml Eisessig und einen Überschuß an Kalium-
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aluminiumsulfat. Die Mischung wird gut geschüttelt und mehrere Wochen stehengelassen, danach kann sie verwendet werden. ■
B. (2) Färbelösung
1 g Haematoxylin, 0,5 g gelbes Quecksilber(II)-oxyd und 12 g;Aluminium-ammoniumsulfat werden mit 140 ml destilliertem Wasser vermischt. Die Mischung wird 10 Minuten gekocht, gekühlt und mit destilliertem Wasser auf das ursprüngliche Volumen aufgefüllt. 60 ml Glycerin und 8 ml Eisessig werden zugegeben und die Mischung wird dann filtriert.
C. Gegenfärbungslösung
Diese kann gekauft werden und umfaßt wäßrige Lösungen aus Eosin, basischem Fuchsin, Picrinsäure u.a.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu beschränken.
B eis pi ell
Gefrorene Gewebeproben werden in einem Mikrotom zu einer Dicke von ungefähr 5yu geschnitten. Die einzelnen Schnitte werden in die Fixierlösung während ungefähr 5 Sekunden und dann in die Färbelösung B(2) während ungefähr 15 Sekunden eingetaucht. Nachdem man in destilliertes Wasser während ungefähr 3 Sekunden eingetaucht hat, wird der Schnitt in eine gesättigte Lösung aus Lithiumcarbonat während ungefähr 4 Sekunden eingetaucht und dann unmittelbar danach sofort wieder in eine Färbelösung B(2) während ungefähr 5 Sekunden eingetaucht. Der fixierte und gefärbte Schnitt wird dann 3 Sekunden mit destilliertem Wasser gespült und nacheinander in 95?£ges Äthanol, absolutes Äthanol, Xylol Nr.1 und Xylol Nr. 2 eingetaucht, wobei jedes Eintauchen ungefähr 2 Sekunden beträgt, und dann wird er mit einem Deckglas bedeckt. 409883/1261
Beispiel
Ein gegengefarbter Schnitt wird entsprechend dem Verfahren von Beispiel 1 erhalten, wobei man die Probe mit destilliertem Wasser während 3 Sekunden nach ihrer Entfernung aus dem zweiten Eintauchen in die Färbelösung B(2) spült, sie in 95#iges Äthanol während 2 Sekunden eintaucht und sie dann in eine Standard-Eosinlösung während ungefähr 15 Sekunden eintaucht. Der so differenzierte Schnitt wird dann nacheinander in 95%iges Äthanol, absolutes Äthanol und Xylol, wie in Beispiel 1 beschrieben, eingetaucht.
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Claims (7)

  1. Patentansprüche
    Verfahren zum Färben von Gewebe für die mikroskopische Untersuchung, dadurch gekennzeichnet, daß man
    (a) gefrorenes Gewebe in eine 8 bis 20%ige Gew./Vol. Lösung aus einer Mischung aus Trichloressigsäure, Zinkchlorid und Formaldehyd, worin das Gewichtsverhältnis von Zinkchlorid zu Trichloressigsäure von ungefähr 2:1 bis ungefähr 4:1 beträgt und das Gewichtsverhältnis von. Formaldehyd zu Trichloressigsäure von ungefähr 8:1 bis ungefähr 10:1 beträgt, in einem wäßrigen Alkanol, worin das Volumenverhältnis von Alkanol zu gesamtem Wasser ungefähr 1:1 bis ungefähr 1:3 beträgt, eintaucht, und
    (b) anschließend das Gewebe mindestens ein Mal in eine wäßrige Lösung eintaucht, die-0,1 bis 2% Haematoxylin enthält.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Lösung (a) eine 9 bis 11?£ige Gew./Vol. Lösung aus einer Mischung aus Trichloressigsäure, Zinkchlorid ,und Formaldehyd ,worin das Gewichtsverhältnis von Zinkchlorid zu Trichloressigsäure von ungefähr 3:1 bis ungefähr 3,5:1 und das Gewichtsverhältnis von Formaldehyd zu Trichloressigsäure von ungefähr 8:1 bis ungefähr 10:1 beträgt, in wäßrigem Methanol verwendet, worin das Volumenverhältnis von Methanol zu gesamtem Wasser ungefähr 1:1,1 bis ungefähr 1:1,5 beträgt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Haematoxylin mit Alaun komplex gebunden ist.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einem Eintauchen des Gewebes in die Lösung aus Haematoxylin ein Eintauchen des Gewebes in eine Lösung aus Lithiumcarbonat vorangeht.
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  5. 5· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe mindestens ein Mal nach dem Eintauchen in
    die Lösung aus Haematoxylin gegengefärbt wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als Gegenfarbe Eosin verwendet.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als Gegenfarbe : Fuchsin verwendet.
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