组织细胞固定的原理、基本要求

组织细胞固定的原理、基本要求在病理学中，组织只有经过固定，才能完成随后的一系列制作过程，直至切片的最后完成。每个医学研究者都能容易地把组织细胞固定起来，但是，要掌握组织固定的原理、过程及其意义是一件十分困难的事，下面我们将逐一阐述。一、固定的作用组织经一系列的处理后，就必须进行固定，当然有的组织是先固定，再进行处理，然后再固定。固定的作用，从组织学的角度其简单的定义是，保持细胞、组织的固有形态和结构，使之尽量保持细胞、组织的固有形态和结构，而从免疫组化技术的角度，固定的作用不仅是使细胞内蛋白质凝固，尽量减少或终止外源性酶和内源性酶的反应；防止细胞的自溶，以免使抗原扩散至组织间质；以保持组织的固有形态和结构；更重要的是保持组织或细胞的抗原性，不但要使抗原不导致失活，而且不使抗原发生弥散的现象，才能在免疫组化染色时，不产生过深的背景，影响对阳性物的判断。二、固定的目的1、能防止细菌的腐蚀和组织的自溶。细菌无处不存在，它们随时都可污染腐蚀未经处理的组织。固定液可以固定任何蛋白质，凡有生命的东西，都由蛋白质组成，蛋白质被固定，生命就停止，细菌也就失去了活力。另者，在日常生活中，人们常可碰到这样的问题，一块肉不经处理放了几天后就会变质，这是为什么呢？除了细菌参与外，其本身也是很重要的。因为组织离体后，供应这此组织的血液随之消失，细胞缺氧，细胞内溶酶体膜的结构受到破坏，破坏后释放出溶酶体酶，日常生活中常碰到的肉变质，就是细菌污染加组织自溶的结果。2、保存细胞固有的物质，能凝固或沉淀细胞内或组织液，糖原等，使细胞或组织基本上保持与生活时的物质一样。细胞的固有物质，即细胞核、内质网、线粒体、高尔基器、溶酶体、过氧体，细胞骨架，组织液，抗原、糖元等。这些物质，如果不将其及时固定，是很容易丧失的，尤其是溶酶体，很容易受到破坏，因此应特别小心。3、使组织硬化，便于切块。刚离体的组织，除了胃组织以外，都是柔软的组织，尤其是胃肠道的组织，如果在没有固定时就取材，效果就很差，不是取材不规整，就是厚薄不均，粘膜和肌层很容易分开，因此，要取得规整标致的材料，就必须将组织彻底固定，再行取材。4、对某些具有传染性的标本，能防止疾病的扩散。病理标本、种类繁多，成份复杂，各种病例都有，具有传染性的病种也不少，如结核、肝炎、麻风、性病等等。对于此类标本，应进行彻底的固定后，再行取材，如结核球，固定时间应在3-5天。5、保存好大体标本。对于有教学任务的医院病理科，除搞好疾病的诊断外，还有收集有价值的大体标本，有些大体标本，是很难得到的。因此要求在平时就要留心观察，小心处理。遇到有教学价值的罕见的典型的标本，就必须及时固定，认真给予对待。6、可增强染色的作用。组织经过及时的固定，最终可见到切片有鲜艳的染色，而如果有一批未经及时固定的组织，将看到最终的结果是，核染色不清楚，灰淡色，由此可得结论，固定可以增强染色的作用。三、固定的注意事项1、组织固定越新鲜越好。组织一经离体，就能及时地固定，这是最好的。根据实验，如果要获得某些酶的染色，固定最好在组织离体后30秒至1分钟。对于其它达不到些要求是越快越好。2、组织固定，组织块不宜过大。凡是需要固定的组织，都不应该太大太厚，这是因为所有的固定液穿透力不够强，浸透度不够快的缘故。如果较大厚的组织，不经处理就进行固定，那么待固定液进入至中间对可能这些组织早就发生自溶了。因此，对于较大的组织，必须先进行处理，切成制片材料再行固定，这是最佳的处理方法，如遇到胃肠的器官，则应将其剪开，放平后，再行固定，若非特急病例，最好在固定后才取材，因这类组织、粘膜和肌层容易分开，没固定时，难以取得最佳制片材料，对于产酶类的器官如肝、肾、脾等，更要处理好，否则更容易出现自溶现象。3、对不同类型的组织应适当合理地选择固定液。有的固定液对于组织有膨胀作用。固定剂是一种化学试剂，有液体和固体之分，一般使用较多的是液体，而固体固定剂如多聚甲醛，则多用于实验研究的组织固定。固定剂的种类繁多，成份复杂，对组织的作用不尽相同，英国著名的组织化学专家Pearse指出：对于每个既定的组织化学方法来说，选择最合适的方法是极为重要：在组织化学研究准备阶段不论采用什么固定剂，都必须尽可能确切地知道它们对于各种组织成分的反应基团的效用。Jones（1973），指出理想的固定剂必须具备的条件是，防止渗透损伤和收缩，以达到在各级可见度的水平皆无形态变化；要求组织所有的成分能保留于原位。他认为有三种试剂即甲醛、戊二醛和丙稀醛接近于达到上述要求。为了更好地把组织中各种成分尽量保存好，尽量好给予显示出来，就决不能千篇一律地使用一种固定液，而必须认真地深入研究各种固定液的性能和使用方法。例如：丙酮，它对组织有明显的皱缩，硬化作用，平常它是决不会被用来作固定液的，用它不但太浪费，造价太高，而且也使切片较为困难，但是，对于某些酶的研究，狂犬病脑组织的固定，某些细胞的培养等。最好的固定液还是丙酮。因为如果使用福尔马林固定液、石蜡切片显示酸碱磷酸酶就显示不好，狂犬病病毒的包函体就会消失掉，又如醋酸，它对胶原纤维等有膨胀的作用。由于各种固定液对不同的组织有不同的作用，因此许多专家将根据各种固定液的优缺点，配制出许多混合液的方法来，给组织的良好固定起到了非常积极的作用。但是，值得指出的是并非所有的固定液都不是十全十美的，例如，酒精、甲醛、醋酸固定液，对组织固定很好，组织中各物质的染色也十分清晰，但对固定脱水盒为铜质的组织时，效果就不好，原因是醋酸跟酮可发生反应，产生醋酸铜，沉淀于组织中，可造成对抗原的损害，对于免疫组织化学的显示，经实验证明：可呈弱阳性乃至阴性。由此可见，固定液的选择正确与否决定着对某些病例的免疫组化标记的成败关键。在我们的日常工作科研中，对于组织的固定，应有针对性的选择，方能获得满意的效果。4、组织固定，时间不宜太短，也不宜太长。时间太短，就不能很多的固定组织，因为不管组织大小，固定液浸入组织之中，都需要有一定的时间，时间太短，就会影响组织固定的效果，对以后一系列关系的处理都有影响，切片质量难以保证，固定时间太长，也不好。组织长时间的固定，福尔马林会产生一种酸，影响核的染色。对于固定很长时间的陈列性标本制片后切片染色不鲜艳，显得非常陈旧。另外，长时间的固定往往会出现福尔马林色素，尤其是造血器官的标本，更应注意。固定时间过长，可降低抗原的活性。5、固定液的量要充分。固定液量的足够与否决定着组织固定的成败，有的人认为，固定液的量与组织的比应是20：1，这个要求对于小组织来说是完全可以达到的，但对于大标本来说，则是一件非常困难的事情。因为对于大医院来说，每天都有几十上百例的标本，小如大头针大小，大的达几十斤的肿瘤，对于这样大的标本，按20：1的比例来做，显然是不可能的事，既要做到组织能固定好，又不使组织吹干就必须具体情况具体处理。对于大的标本，原则上是不让其暴露部分被吹干，这是因为在现实当中，大的标本往往露出容器一大半，因此对于这种情况，应取些脱脂棉或纱布，浸湿固定液后，盖于组织表面，以免使组织被风干，影响制片效果。6、特殊病例或特殊物质应选择特殊的固定液。一般的病例标本，如没特殊的要求，都可以应用甲醛配成的各种固定液来固定。但是，如果要显示狂犬病毒的包含体时，应用上述的的固定液就不行了，必须采用丙酮来固定，显示糖元，可选择无水酒精或丙酮来固定组织。固定剂是一种化学语试剂，有液体和固体及之分，平常使用的多为液体，Pearse指出，对每个既定的组织化学方法来说，选用最合适的固定方法是极为重要的；在组织化学研究中的准备阶段，不论采用什么固定剂，都必须尽可能确切地知道它们对于各种组织成分反应基团的效用。7、组织的第二次固定或后固定。在一般的常规病理活检组织中，往往用一种固定液，就能够达到目的，获得满意的结果。但是，对于某些特殊病例光用一种固定液是不够的，必须根据不同的情况，使用特殊的固定液再次将组织固定，或者在切片后染色前再行固定。这种方法称为二次固定或后固定。例如：胚胎性横纹肌肉瘤，由于肿瘤细胞发育较幼稚，完全不象成熟的横纹肌组织所固有的横纹，在进行特殊染色前，就必须用Zenker氏固定液进行第二次固定，方能较好地显示出横纹肌纤维来。否则，效果不佳。另外，电镜固定的标本，通常都需要后固定。其使用方法是先用戊二醛固定，再用奥酸固定。四、固定液的使用当前，应用于固定试剂的种类较多，它们对于固定不同的组织成分起着不同的作用，因此我们在使用时应该了解不同固定剂的效能，才能合理的固定组织。根据Bencroft的分类法，将不同的固定剂分为四种类型：Ⅰ类：醛类，甲醛，戊二醛，多聚甲醛，丙烯醛，已二醛，丙二醛等。Ⅱ类：氧化剂类，四氧化锇（奥酸），高锰酸钾，重铬酸钾等。Ⅲ类：蛋白变性类，甲醇，乙醇，醋酸等。Ⅳ类：其他，氯化汞，苦味酸等。上述四种类型的固定剂，最常使用的是甲醛，其余的也在其它病理技术方面中用到。下面根据使用的需要，将着重介绍几种常用的固定剂。1、甲醛：商品名为福尔马林，一般市售的含甲醛37—40%，由甲醛气体饱和于水而成，比重为1.12。它也可以稳定的固体形式存在，它的成分为高分子量的聚合体，称为多聚甲醛。甲醛溶液较难纯化，在每批市售商品中，都含有不少的杂质如甲醇，这种在组织化学方法当中，能使酶钝化，影响其反应。甲酸，它可使固定液变酸，在陈列标本或长时间固定的组织，由于酸的作用，往往细胞核染色欠佳。甲醛有效固定作用的要点是，在蛋白质末端基团之间形成交联链。参与甲醛固定蛋白质的基团，主要为氨基，亚氨基及酰氨基，肽，胍基，羟基，SH和芳香环。甲醛与组织蛋白类的反应是多样和复杂的，因为它能和多种不同的功能基团结合，在多数情况下在其间形成桥键。甲醛有这种交联的功能，也是它的缺点，在用甲醛固定过的组织中，需要做免疫组化的，往往提倡用酶消化或热抗原修复法来使蛋白与甲醛交联的醛键断裂开，以利于后来的染色。甲醛可配成简单的或混合的固定液，最简单和最容易掌握的方法，就是取10ml甲醛液，加水90ml，这就是10%的福尔马林.当然,现在使用的固定液要求较为严格些,最好是使用缓冲福尔马林固定液,这将有利于后来的免疫组化染色的需要。从组织学的观点来说，甲醛是一种良好的固定剂,它有很多的优点：组织收缩较少,损伤少,保存固有物质好；固定均匀,穿透力强；能使组织硬化,增进组织弹性,有利于切片；能保存脂肪及脂类物质；成本较低。虽然甲醛有上述的优点,但这都是相对而言,任何物质都不可能十全十美的,它也有许多缺点：杂质含量较多,如甲醇,可钝化酶类,影响反应；含有微量甲酸,导致固定液酸变,影响染色；可产生福尔马林色素,影响观察；不能固定尿酸和糖类物质；容易挥发,污染环境,可导致标本干涸；可长期存在于固定过的组织上。有人做过实验,组织用甲醛固定后在流水中冲洗5小时后,仍留有相当多的甲醛与蛋白质相结合,但需要经过长时间的流水冲洗(24天的冲洗)方能除去.可见存在于组织上的甲醛是不可能除去的.因为临床活检不可能有这么长的时间来冲洗组织.因此要特别指出的是,在其后的各种技术操作中,要特别注意到甲醛的存在,必须要想办法除去它,否则将会给各种染色造成影响,甚至导致失败。应用甲醛,可以配成许多种固定液:1）10%缓冲福尔马林固定液甲醛100ml蒸馏水900mlNaH2PO44gNa2HPO46.5g该固定液是当今流行的固定液,因它对组织固定较好,损伤较少,因对其后的各方面的研究都较好,尤其是对免疫组化的染色.2）10%福尔马林固定液甲醛100ml自来水900ml这是一种最简单的固定液，适合于边远地区携带的固定液，但由于它的单一性，因此，只要有条件的单位都不要求使用这种固定液。3）10%福尔马林盐固定液甲醛100ml自来水900mlNacl9克先将Nacl溶于水，再加入甲醛。这也是一种较为简单的固定液，但由于加入Nacl，它是一种重金属盐物质，加入了它可促进和改善染色，增加染色的强度。4）Bouin氏固定液苦味酸饱和水溶液75ml甲醛2ml冰醋酸5ml该固定液中的冰醋酸，对胶原纤维等组织有膨胀作用。而甲醛对组织有收缩作用。两种试剂的混合