Histopatoloji

Histopatoloji ya da patolojik histoloji, hastalıklı dokunun histolojik incelenmesinde uzmanlaşan patoloji dalıdır. Anatomik patoloji açısından önemli bir araç olan histopatoloji, aynı zamanda kanser ve diğer hastalıkların doğru ve kesin teşhisi için kullanılır ve bu açıdan çok önemlidir.
Histoloji yunancada zar ya da doku anlamına gelen histos ve bilim anlamına gelen logos kelimelerinin birleşmesi ile dilimize doku bilimi olarak çevrilir. Histoloji canlıya ait yapıların özelliklerini, yapılarla fonksiyonların ilişkilerini mikroskobik olarak inceleyen bilim dalıdır.
Histoloji genel histoloji ve özel histoloji olarak ikiye ayrılır. Genel histoloji temel dokulara ait özellikleri incelerken özel histoloji ise organlar ve sistemlere ait mikroskobik özellikleri araştırır. Özel histoloji aslında bir nevi mikroskopik anatomidir.
Histopatoloji organ, doku ve hücrelerde oluşan değişikliklerin çeşitli yöntemler kullanılarak mikroskopta incelenmesidir. İncelenecek dokular öncelikle mikrotom adı verilen mikro kesicide incelenmeye uygun kalınlıklarda kesilir. Bundan sonraki işlemler ise tespit aşamasıdır. İnceleme sonucunda hastalıkların teşhisi konulur. Bazı histopatolojik çalışmalarda elektron mikroskopisi kullanılır. Bu yönteme ise ultrastrüktürel inceleme denir.
Histopatoloji alanındaki çalışmalarla elde edilen bilgiler dokuların mikroskopik yapısına ışık tutar. Çeşitli hastalıkların dokularda oluşturduğu farklı patolojik özelliklerden yararlanılarak tanı konulmasında yararlanılır.
Histopatolojinin tarihçesi
Histopatoloji, Cerrahi Patoloji ve Onkolojik Patoloji bilim dallarının temel dayanağıdır. Histopatolojinin ilk uygulaması Rudolf Virchow (18211902) tarafından yapılmıştır: Prens Fredericke yapılan larinks biyopsisinin Johannes Purkinje (1787-1869) tarafından düzenlenen mikrotom ilk kez kullanılarak hazırlanan kesitlerinin mikroskopla incelenmesi cerrahi patolojinin ilk uygulamasıdır. Kesitler Virchow tarafından incelenerek rapor edilmiştir (1887). Ayrıca bakınız Patoloji.
Rudolf Virchow 'un Omnis cellula e cellula tüm hücrelerin anası hücrelerdir (kök hücreler ve kanser hücrelerinin kökeni konusunda çok büyük bir aşamadır) kuramı ile patolojide büyük bir adım atıldığı yıllarda morfolojik bilimlerde devrim yapacak bir buluş gerçekleşmişti: mikroskop. Mikroskopun rutin çalışmalara ve araştırmalara girmesiyle birlikte histopatolojide büyük ataklar başladı. Mikroskopun bulunmasındaki ilk adımlar insanların küçük cisimleri büyüterek inceleme merakından gelir. Prehistorik dönemlerde, içi suyla dolu bir borunun ucuna yerleştirdikleri mercekle yazıları ve cisimleri büyütmeye çalışan Çinlilerden önce Mısırda suyun büyütme ve ışığı kırma niteliklerini bilen bilginler bunu işgalci Romalılara öğretmişlerdi. Optik fizikteki ilk adımları eski Mısır, eski Yunan ve eski Orta-Güney Amerika uygarlıklarının attıkları konusunda farklı görüşlerin varlığına karşın ilk yazılı belge Euclide (İ. Ö.300ler) aittir. Ataları Romalıların İskenderiyeden (Mısır) topladıkları bilgileri değerlendiren Salvino D'Armate (1258-1317) 1284 yılında merceklerden yararlanarak ilk gözlükleri üretti. Johannes Kepler (1571-1630) görme fizyolojisini ve görme kusurlarının merceklerle düzeltilmesinin ilkelerini yayınladı. Galileo Galilei (1564-1642) ilkel teleskopun geliştirilmesinde büyük bir çaba gösterdi. Hollandalı gözlükçü Zacharias Janssen ile ailesi (1590): ilk mikroskop taslağı (gözlükçü Janssenler Çinliler gibi- bir boru içine ve uçlarına mercekler yerleştirerek mikroskopta ilk adımını attılar. 1609da Galileo Galilei mikroskop taslağında konkav ve konveks mercekler kullandı.1674de -yine bir Hollandalı- Leeuwenhoek tarafından gerçek mikroskop düzeneği; üniversite eğitimi olmayan Antonie Philips van Leeuwenhoek (1632-1723) oluşturduğu boru-mercek düzeneği ile bakterileri bile görülebilecek kadar büyütebilen sistemi geliştirip dünyaya duyurduğunda 42 yaşındaydı.
Johannes Purkinje (1787-1869)nin mikrotom işlevi gören araçları kullanıma sunmasıyla birlikte hücreler, dokular ve organlar ile ilgili bilgiler sel gibi akmaya başladı: göz sinirleri ve gözdeki Schlemm kanalı (Friedrich Schlemm); kemiklerdeki Volkmann kanalları ve sempatik sinir sistemi (Alfred Wilhelm Volkmann); sinir sistemi ve duyular, kadın genital sistemindeki Müller kanalı, endokrin sistem (Johannes Peter Müller); kemiklerdeki Sharpey lifleri ve epitel hücrelerinin siliaları (William Sharpey); lenfatik sistem, kıllar, mukus, irin, epitel türleri, böbrekteki Henle kulpu (Friederich G. J. Henle); hücre/doku ilişkisi, Schwann hücreleri (Theodore Schwann); derideki Vater-Pacini cisimcikleri, Vibrio cholera (Filippo Pacini); böbrekte glomerüllerin Bowman membranı, gözde korneanın Bowman membranı, burun mukozasındaki Bowman bezleri (Sir William Bowman); timustaki Hassall cisimcikleri, gözde Hassall-Henle cisimcikleri (Arthur Hill Hassall); retinadaki nöroglial Müller lifleri, corpus ciliare (Heinrich Müller) başlıca örnekler olarak verilebilir.
Histokimyasal teknikler
Mikroskop büyük aşamalar gösterirken 1825de François-Vincent Raspail ile başlayan histokimya Virchowun 1856da Berlin Üniversitesi Patoloji Enstitüsünde çalışmaya başladığı yıllarda büyük ataklar yapmıştı. 20. yüzyıla gelindiğinde konuyla ilgili çok sayıda yayın vardı. Mikroskop karşısına geçen morfologlar çok renkli bir dünyada gezinirken her ay yeni bir yöntemle yeni hücreler ve ürünleri tanımlanıyordu. Moleküler biyolojinin gelişmesiyle birlikte, immunohistokimya ve moleküler patoloji çalışmaları ile hastalıkların tanısı ve tedavisi için önemli buluşlara ulaşıldı.
Deneysel araştırmalar, hücreleri ve dokuların ürettiği kimyasal maddeler ile bunların birbirleri üzerindeki etkileri moleküler biyolojinin ve moleküler patolojinin doğmasına yol açtı. Temel Bilimlerin önemli bir dalı olan Moleküler Biyoloji geliştikçe Moleküler Patolojinin de adımları hızlanıyordu. İlk hedef antikorların işaretlenmesi oldu. Bir Patolog ve İmmunolog olan Albert Hewett Coons (1912-1978) immunohistokimyanın üç temel bilgiyi içerdiğini gördü: immunoloji, histoloji, kimya. Kimyadaki en basit ilke immunohistokimyanın da temel ilkesiydi: antijen + antikor = antijen-antikor kompleksi (immun kompleks). Bu süreci iyi kavrayan Dr. Coons benzer bir mantıkla Pnömokoklara karşı oluşmuş antikorları floresan veren bir madde olan anthracene isocyanate ile işaretleyerek bakterilerin özel mikroskopla görülebilmesini sağladı. Bu ilke günümüzde de immunofloresan mikroskopinin temel ilkesiydi. İmmunofloresans tekniğinin dondurulmuş taze dokulardan elde edilen kesitlere uygulanabilmesi immunohistokimya çalışmalarının en önemli engeliydi. Bu engeli aşmaya yönelik çabalar 1966 yılında dünyanın iki farklı yöresinden geldi; Avrameas ve Uriel ile Nakane ve Pierce antijen-antikor komplekslerinin başka yöntemlerle de görülebileceğini kanıtladılar. Çok geçmeden peroksidaze-antiperoksidaze (PAP) tekniklerinin ilk filizleri belirdi; önce Nakane, bir yıl sonra da Mason ve ark., Sternberger ve ark., Mason ve Sammons. Birkaç yıl sonra da alkalin fosfataze ve monoklonal anti-alkalin fosfataze (APAAP) gibi gelişmiş teknikler sunuldu. Enzimlerden yararlanarak östrojen reseptörlerini belirleyebilen Aasmundstad ve ark immunohistokimyada yeni kapılar açtılar. İmmunohistokimya yöntemleri geliştikçe istenilen yapıları uygun antikorlarla görebilmenin niteliği de artmaktaydı. Bu dönemde Avidin-Biotin uygulamalarının sağanağı başladı.
Nitelik geliştirme çabaları arasında frozen kesitlerine dönme çabaları ve fiksasyonlarla ilgili kuşkular öne çıktı, yeni teknikler önerildi. Ancak nitelik uzun süre yetersiz kaldı. Çok nitelikli renk dağılımı saptanan kesitlerde pozitif ya da negatif boyanmaların niceliklerini de bilmek gerekiyordu. Araştırmacıların bir bölümü niceliksel ölçütlerin belirlenmesi ve standardizasyonu, belirlenen ilkelere uygun bilgisayar desteğinin geliştirilmesi ve görüntü analizi programlarının oluşturulması çabalarına giriştiler.
Standardizasyonu etkileyen bir başka etken teknik personel ile ilgiliydi. Tekniker kusurlarını ortadan kaldırmaya yönelik uğraşlar (robotik laboratuvar önerileri ve çalışmaları) immunohistokimya laboratuvar tekniklerinin büyük bir gelişme gösterdiği 1980-1990 arasında yoğunlaştı. Günümüzde immunohistokimya laboratuvarlarının yaygın olarak kullanıldığı robotik sistemleri üreten firmalar arasındaki kıyasıya savaş ve rekabet giderek artmaktadır. İmmunohistokimyada ilk girişimler infeksiyon hastalıklarının etkenlerini belirlemek amacına yönelikti. Günümüzdeki immunohistokimya yöntemleriyle çok sayıda araştırma ve inceleme yapılabilmektedir.
Konvansiyonal histokimya
Dokuların mikroskopi incelemelerinde rutin olarak kullanılan uygulamalardır; Hematoksilin-Eozin yöntemi (H&E) olmazsa olmaz boyama yöntemidir. Hematoksilin, çekirdekleri ve bazı maddeleri mavi tonlarına, eozin ise sitoplazmaları ve çoğu protein içeren bazı maddeleri pembe tonlarına boyar. H&E yönteminin yeterli olmadığı incelemelerde çeşitli hücreleri ve dokuları özgün renklere boyayan boyama teknikleri vardır. Örnekler:
Golgi boyası: Nöronal liflerin gösterilmesi
Toluidine Blue: Canlı etkenler
Kluver-Barrera boyası: Lipofuscin
Periodic Acid-Schiff (PAS): Glikojen, müsin, bazal membranlar
Mucicarmine: Müsin boyası
Gümüş boyaları (gümüş nitrat içeren boyalar; Gomori retikulin ve Grocott-Gomori yötemleri): Akciğerin ve bağırsakların argentaffin hücreleri, bağ dokusu retikulin lifleri, melanin, kalsiyum
Romanowsky yöntemiGiemsa boyası: Parazit ve bakteri
Gram boyası: Bakteriler
Trikrom boyaları (Masson trikrom boyası, Ehrlich yöntemi): Bağ dokusu komponentlerinin ayırıcı tanısı, endokrin bezler
Prusya mavisi: Hemosiderin belirteci
Cresyl violet, Crystal violet, riboflavin T: Amiloid maddesi
Mayer musikarmin boyası: Müsin salgılayan bezler ve müsin
Verhoeff elastika boyası: Elastik lifler
Fosfotungustikasit-hematoksilin: Nöroglia hücreleri, miyelin, glomerül bazal membranı
Papanicolaou boyası (PAP): sitoloji (jinekolojik smear, serebrospinal sıvı, balgam, oral smear, seröz boşlukların sıvıları, idrar)
İmmunohistokimya
İmmun sistemin tepkileri sonucunda ortaya çıkan ürünleri inceler. İmmun sistem tepkilerinin en önemlisi antijenlere karşı antikor üretmektir. Organizmada yabancı olarak algılanan antijenlerin dokulardaki yerleşimi, bu antijenlere bağlanan antikorların yardımıyla saptanır. Önceden -çoğunlukla- floresan veren boyama teknikleriyle işaretlenmiş olan antikorlar antijenlere bağlandıklarında immun kompleksler oluştururlar. İmmun kompleksler özel mikroskoplarla (immunofloresan mikroskopu) incelenir.
Sonraki gelişmeler "peroksidaze" ilkeleri üzerine kuruldu; örnekler,
Peroksidaze-antiperoksidaze (PAP)
Alkalin fosfataze ve monoklonal anti-alkalin fosfataze (APAAP)
Avidin-Biotin uygulamalarının sağanağı başladı
Moleküler patoloji teknikleri
Etkenlerin, etkilenen hücrelerin ve dokuların ürettiği kimyasal maddeler ile bunların birbirleri üzerindeki etkileri, DNA'daki değişimler, çoğu genetik kökenli markerler (belirteçler) moleküler patolojinin önemli çalışma alanlarıdır. Bı çalışmaların başlıca örnekleri şunlardır:
Canlı etkenlerin belirlenmesi: H. pylori, T. pallidum, H. capsulatum, virüsler (HHV1, HHV2, CVM, HHV8), parazitler (T. gondii, P. jiroveci) ile bazı mikobakteriler
Nöropatoloji: dejeneratif beyin hastalıkları ile distrofik kas hastalıklarının tanısı ve izlenmesi
Sitolojik materyallerin incelenmesi
Deneysel araştırmalar
Yangı (inflamasyon): yangı hücreleri, medyatörler, vb
Reseptörler: östrojen, androjen, vd
Hücre siklusu: apoptozis, vb
Tümör markerleri (tümörlerin tanısı ve izlenmesi):
Genomik markerlar: DNA'daki, kromozomlardaki, onkogenlerdeki ve tümör süpressör genlerindeki değişikliklerin saptanmasında kullanılırlar (p53, p63)
Diferansiyasyon markerleri (ABO): yüzey antijenleri, sitokeratinler
Proliferasyon markerleri: Kİ67
Progresyon markerleri: Tumor growth factor (TGF), CD44v9, MUC1, chemokine ligand-13(CXCL13 )