Histología , [ayuda 1] también conocida como anatomía microscópica o microanatomía , [1] es la rama de la biología que estudia la anatomía microscópica de los tejidos biológicos . [2] [3] [4] [5] La histología es la contraparte microscópica de la anatomía macroscópica , que observa estructuras más grandes visibles sin un microscopio . [5] [6] Aunque uno puede dividir la anatomía microscópica en organología , el estudio de los órganos, histología , el estudio de los tejidos, y citología , el estudio de las células , el uso moderno coloca todos estos temas bajo el campo de la histología. [5] En medicina , la histopatología es la rama de la histología que incluye la identificación microscópica y el estudio del tejido enfermo. [5] [6] En el campo de la paleontología , el término paleohistología se refiere a la histología de los organismos fósiles . [7] [8]
Hay cuatro tipos básicos de tejidos animales: tejido muscular , tejido nervioso , tejido conectivo y tejido epitelial . [5] [9] Todos los tejidos animales se consideran subtipos de estos cuatro tipos principales de tejidos (por ejemplo, la sangre se clasifica como tejido conectivo, ya que las células sanguíneas están suspendidas en una matriz extracelular , el plasma ). [9]
Para las plantas, el estudio de sus tejidos se enmarca dentro del campo de la anatomía vegetal , con los siguientes cuatro tipos principales:
La histopatología es la rama de la histología que incluye la identificación microscópica y el estudio del tejido enfermo. [5] [6] 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. [10] Los médicos capacitados, frecuentemente patólogos autorizados , realizan el examen histopatológico y brindan información diagnóstica basada en sus observaciones.
El campo de la histología que incluye la preparación de tejidos para su examen microscópico se conoce como histotecnología. Los puestos de trabajo para el personal capacitado que prepara muestras histológicas para su examen son numerosos e incluyen histotécnicos, histotecnólogos, [11] técnicos y tecnólogos en histología, técnicos de laboratorio médico y científicos biomédicos .
La mayoría de las muestras histológicas necesitan preparación antes de la observación microscópica; estos métodos dependen de la muestra y del método de observación. [9]
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 ayuda a cortar las secciones delgadas de tejido necesarias para la observación bajo el microscopio. [5] [12] Los fijadores generalmente preservan los tejidos (y las células) al reticular irreversiblemente las proteínas. [12] 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 ). [13] [12] [9]
Para la microscopía electrónica, el fijador más comúnmente utilizado es el glutaraldehído , generalmente como una solución al 2,5% en solución salina tamponada con fosfato . [9] Otros fijadores utilizados para la microscopía electrónica son el tetróxido de osmio o el acetato de uranilo . [9]
La principal acción de estos fijadores de aldehídos es la de reticular los grupos amino de las proteínas mediante la formación de puentes metileno (-CH 2 -), en el caso del formaldehído, o mediante reticulaciones 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 .
La fijación con formalina provoca la degradación del ARNm, el ARNmi 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 utilizando protocolos adecuados. [14] [15]
La selección es la elección del tejido relevante en los casos en que no es necesario someter a un procesamiento posterior toda la masa de tejido original. El resto puede permanecer fijo en caso de que sea necesario examinarlo en un momento posterior.
El recorte es el corte de muestras de tejido con el fin de exponer las superficies relevantes para su posterior seccionamiento. También crea muestras de tejido del tamaño adecuado para que quepan en casetes. [16]
Los tejidos se incrustan en un medio más duro tanto como soporte como para permitir el corte de láminas finas de tejido. [9] [5] 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 intermediario (aclaramiento) que sea miscible con el medio de inclusión. [12]
Para la microscopía óptica, la cera de parafina es el material de inclusión más frecuentemente utilizado. [12] [13] La parafina es inmiscible con agua, el componente principal del tejido biológico, por lo que primero debe eliminarse en una serie de pasos de deshidratación. [12] Las muestras se transfieren a través de una serie de baños de etanol progresivamente más concentrados , hasta 100% de etanol para eliminar los rastros restantes de agua. [9] [12] La deshidratación es seguida por un agente clarificante (típicamente xileno [13] aunque se utilizan otros sustitutos seguros para el medio ambiente [13] ) 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. [9] En la mayoría de los laboratorios de histología o histopatología, la deshidratación, el clarificado y la infiltración de cera se llevan a cabo en procesadores de tejidos que automatizan este proceso. [13] Una vez infiltrados en parafina, los tejidos se orientan en moldes que se llenan con cera; Una vez colocada, la cera se enfría, solidificando el bloque y el tejido. [13] [12]
La cera de parafina no siempre proporciona una matriz lo suficientemente dura para cortar secciones muy delgadas (que son especialmente importantes para la microscopía electrónica). [12] 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 formas indeseables, o los productos químicos deshidratantes o aclarantes pueden dañar el tejido. [12] Las alternativas a la cera de parafina incluyen epoxi, acrílico , agar , gelatina , celoidina y otros tipos de ceras. [12] [17]
En microscopía electrónica, las resinas epoxi son los medios de inclusión más comúnmente empleados, [9] pero también se utilizan resinas acrílicas, particularmente cuando se requiere inmunohistoquímica .
Para cortar los tejidos en estado congelado, 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 , criógeno o resina, que luego se congela para formar bloques endurecidos.
Para la microscopía óptica, se utiliza un cuchillo montado en un micrótomo para cortar secciones de tejido (normalmente de entre 5 y 15 micrómetros de espesor) que se montan en un portaobjetos de vidrio . [9] Para la microscopía electrónica de transmisión (MET), 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. [9]
Un número limitado de fabricantes son reconocidos por su producción de micrótomos, incluidos los micrótomos vibratorios, comúnmente denominados vibratomos , principalmente para investigación y estudios clínicos. Además, Leica Biosystems es conocida por su producción de productos relacionados con la microscopía óptica en el contexto de la investigación y los estudios clínicos. [18]
El tejido biológico tiene poco contraste inherente tanto en el microscopio óptico como en el electrónico. [17] La tinción se emplea para dar contraste al tejido y resaltar características particulares de interés. Cuando la tinción se utiliza para identificar un componente químico específico del tejido (y no la estructura general), se utiliza el término histoquímica . [9]
La hematoxilina y eosina ( tinción H&E ) es una de las tinciones más utilizadas en histología para mostrar la estructura general del tejido. [9] [19] La hematoxilina tiñe los núcleos celulares de azul; la eosina, un colorante ácido , tiñe el citoplasma y otros tejidos con diferentes tinciones de rosa. [9] [12]
A diferencia de la H&E, que se utiliza como tinción general, existen muchas técnicas que tiñen de forma más selectiva células, componentes celulares y sustancias específicas. [12] Una técnica histoquímica que se realiza habitualmente y que se dirige a una sustancia química específica es la reacción del azul de Prusia de Perls , que se utiliza para demostrar depósitos de hierro [12] 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. [12]
En la historradiografía , se radiografía un portaobjetos (a veces teñido 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 (sometidas a la replicación del ADN ) que incorporan timidina tritiada , o los sitios a los que se unen las sondas de ácidos nucleicos radiomarcados en la hibridación in situ . 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 .
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 en gran medida la capacidad de identificar categorías de células bajo un microscopio. Otras técnicas avanzadas, como la hibridación in situ no radiactiva , se pueden combinar con la inmunoquímica para identificar moléculas específicas de ADN o ARN con sondas o etiquetas fluorescentes que se pueden utilizar para la inmunofluorescencia y la amplificación de fluorescencia ligada a enzimas (especialmente la amplificación de la señal de fosfatasa alcalina y tiramida). La microscopía de fluorescencia y la microscopía confocal se utilizan para detectar señales fluorescentes con buen detalle intracelular.
En la microscopía electrónica se suelen utilizar metales pesados para teñir secciones de tejido. [9] El acetato de uranilo y el citrato de plomo se utilizan habitualmente para impartir contraste al tejido en el microscopio electrónico. [9]
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. [12] Las secciones congeladas se montan en un portaobjetos de vidrio y se pueden teñir para mejorar el contraste entre diferentes tejidos. Las secciones congeladas sin fijar 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 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.
La ultramicrotomía es un método para preparar secciones extremadamente delgadas para su análisis con microscopio electrónico de transmisión (MET). Los tejidos suelen estar embebidos en resina epóxica u otra resina plástica. [9] Se cortan secciones muy delgadas (de menos de 0,1 micrómetros de espesor) utilizando cuchillas de diamante o vidrio en un ultramicrotomo . [12]
Los artefactos son estructuras o características del tejido que interfieren con el examen histológico normal. Los artefactos interfieren con la histología al cambiar la apariencia de los tejidos y ocultar las estructuras. Los artefactos del procesamiento de tejidos pueden incluir pigmentos formados por fijadores, [12] encogimiento, lavado de componentes celulares, cambios de color en diferentes tipos de tejidos y alteraciones de las estructuras del tejido. Un ejemplo es el pigmento de mercurio que queda después de usar el fijador de Zenker para fijar una sección. [12] La fijación con formalina también puede dejar un pigmento de color marrón a negro en condiciones ácidas. [12]
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. [20] [21] 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 llamó capilares. Su descubrimiento estableció cómo el oxígeno inhalado ingresa al torrente sanguíneo y sirve al cuerpo. [22]
En el siglo XIX, la histología era una disciplina académica por derecho propio. El anatomista francés Xavier Bichat introdujo el concepto de tejido en la anatomía en 1801, [23] y el término "histología" ( en alemán : Histologie ), acuñado para designar el "estudio de los tejidos", apareció por primera vez en un libro de Karl Meyer en 1819. [24] [25] [20] Bichat describió veintiún tejidos humanos, que pueden incluirse en las cuatro categorías actualmente aceptadas por los histólogos. [26] El uso de ilustraciones en histología, considerado inútil por Bichat, fue promovido por Jean Cruveilhier . [27] [ ¿cuándo? ]
A principios de la década de 1830, Purkynĕ inventó un micrótomo de alta precisión. [25]
Durante el siglo XIX se desarrollaron muchas técnicas de fijación por Adolph Hannover (soluciones de cromatos y ácido crómico ), Franz Schulze y Max Schultze ( ácido ósmico ), Alexander Butlerov ( formaldehído ) y Benedikt Stilling ( congelación ). [25]
Las técnicas de montaje fueron desarrolladas por Rudolf Heidenhain (1824-1898), que introdujo la goma arábiga ; Salomon Stricker (1834-1898), que abogó por una mezcla de cera y aceite; y Andrew Pritchard (1804-1884), que, en 1832, utilizó 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 había incrustado sus especímenes en parafina durante algunos años. [28]
El Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 1906 fue otorgado a los histólogos Camillo Golgi y Santiago Ramón y Cajal . Ambos tenían interpretaciones contradictorias de la estructura neuronal del cerebro basadas en diferentes interpretaciones 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. [29]
Actualmente existe un intenso interés en desarrollar técnicas de histología in vivo (predominantemente mediante resonancia magnética ), que permitirían a los médicos recopilar información de manera no invasiva sobre tejidos sanos y enfermos en pacientes vivos, en lugar de hacerlo a partir de muestras de tejido fijadas. [30] [31] [32] [33]
{{cite journal}}: CS1 maint: DOI inactivo a partir de septiembre de 2024 ( enlace )veintiún tejidos de Bichat pueden incluirse en las cuatro categorías generalmente aceptadas por los histólogos contemporáneos: epitelio, tejido conectivo, músculo y nervio. Cuatro de los tejidos de Bichat caen bajo el título de epitelio (epidermoide, mucoso, seroso y sinovial); seis bajo el de tejido conectivo (dermoide, fibroso, fibrocartilaginoso, cartilaginoso, óseo y celular); dos bajo el de músculo; y dos bajo el de nervio: la distinción entre el sistema nervioso que rige la vida "animal" y el sistema nervioso que rige la vida "orgánica" se corresponde con la que existe entre los sistemas nerviosos voluntario e involuntario. Las arterias y las venas, durante mucho tiempo fuentes de discordia, se clasifican hoy como tejidos compuestos. Los absorbentes y exhalantes (que Bichat pensaba que eran vasos abiertos) han desaparecido o han sido reemplazados por los linfáticos. Su sistema medular no tiene equivalente entre los tejidos actuales.
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