細胞化学：歴史、研究の目的、実用性、技術 - 生物学

細胞化学は、細胞内の特定物質の識別及び配置に依存している技術のシリーズを含みます。これは、細胞の形態と化学構造を組み合わせた細胞生物学の分野と考えられています。

現代の細胞学の応用の創始者であるベンズリーによると、細胞化学の目的は生命の謎を理解するために細胞の化学的組織を発見することであると述べています。さまざまな機能段階で発生する動的な変化を研究するだけでなく、

1：パジェットの乳房外疾患。（ヘマトキシリン-エオシン）2：アルツハイマー病患者の大脳皮質に観察される老人斑。（銀含浸）3：ウサギの舌、コラーゲン繊維（青）。筋線維（紫の帯）。（マッソンの三色）。4：脂肪変性を伴う肝組織。（スーダンIII）5：炎症を起こした肝臓。壊死。（トルイジンブルー）出典：ウィキペディア。com /ユーザー：KGH /パブリックドメインファイル/ Mohit Lalwani

このようにして、これらの物質が細胞内で果たす代謝の役割を決定することが可能です。

細胞化学は2つの主要な方法を使用します。1つ目は、化学的および物理的な手順に基づいています。これらの技術は、細胞内の特定の物質で発生する化学反応を視覚化するために不可欠な機器としての顕微鏡の使用に頼っています。

例：フォイルゲン反応やPAS反応などの細胞化学色素の使用。

2番目の方法は、生化学とマイクロ化学に基づいています。この方法論により、細胞内化学物質の存在を定量的に決定することが可能です。

組織または細胞構造で明らかになる可能性のある物質には、タンパク質、核酸、多糖類、脂質があります。

細胞化学の歴史

彼らの発明以来の細胞化学的技術は、細胞の組成を理解するのを助けてきており、時間の経過とともに、異なる親和性および基礎を有する様々なタイプの色素を使用する様々な技術が出現した。

その後、細胞化学は特定の基質を使用して新しい視野を開き、細胞内の酵素または他の分子の存在を比色分析で示しました。

同様に、多くの疾患の診断に大いに役立っている免疫細胞化学のような他の技術が出現しました。免疫細胞化学は抗原抗体反応に基づいています。

一方、細胞化学では、特定の細胞構造の検出のための優れたマーカーである蛍光色素と呼ばれる蛍光物質も使用しています。蛍光色素の特性により、取り付けられている構造が強調されます。

あなたは何を勉強してますか？

生物学的サンプルで使用されるさまざまな細胞化学的手法には共通点があります。それらは特定のタイプの物質の存在を明らかにし、細胞タイプであれ組織であれ、評価中の生物学的構造内のその位置を知っています。

これらの物質は、酵素、重金属、脂質、グリコーゲン、定義された化学基（アルデヒド、チロシンなど）です。

これらの技術によって提供される情報は、細胞の同定だけでなく、さまざまな病状の診断のためのガイダンスを提供できます。

たとえば、細胞化学染色は、いくつかの細胞が特定の酵素または主要な物質を発現し、他の細胞は発現しないため、さまざまなタイプの白血病を区別するのに非常に役立ちます。

一方、細胞化学の使用を可能にするためには、以下の考慮事項を考慮する必要があることに注意してください。

1）物質が自然に見つかる場所に固定化されていること。

2）物質は、他の化合物ではなく、それと特異的に反応する基質を使用して識別されなければなりません。

ユーティリティ

細胞化学的手法で研究できるサンプルは次のとおりです。

-拡張末梢血。

-拡張された骨髄。

-組織化学的手法のために修正された組織。

-細胞を遠心分離で固定しました。

特定のタイプの白血病の診断と鑑別を支援するために広く使用されているため、細胞化学的手法は血液学の分野で非常に支持されています。

例：エステラーゼ反応は、骨髄単球性白血病と急性単球性白血病を区別するために使用されます。

一部の細胞は形態学的に単独で特定することが困難であるため、これらの患者の骨髄および末梢血塗抹標本は類似しています。このために、エステラーゼテストが行われます。

前者では、特定のエステラーゼが陽性であり、後者では、非特異的エステラーゼが陽性です。

たとえば、重金属染色技術（銀の含浸）を使用すると、心筋組織の強い茶色の網状線維が染色されるため、それらは組織学にも非常に役立ちます。

細胞化学における技術

最もよく使われるテクニックを以下に説明します。

-着色料の使用

使用される染色は細胞化学的手法において非常に多様であり、これらはいくつかの観点に従って分類することができます：

彼らが親和性を持っている部首によると

それらは、酸性、塩基性、または中性に分類されます。それらは歴史の中で最も単純で最も使用されており、好塩基性成分と好酸性成分を区別することができます。例：ヘマトキシリン-エオシン染色。

この場合、細胞の核は青に染まり（塩基性染料であるヘマトキシリンをとります）、細胞質は赤（酸性染料であるエオシンをとります）になります。

彼らが提供する色によると

それらはオルソクロマティックまたはメタクロマティックです。オルソクロマティックとは、染料と同じ色の構造を染色するものです。たとえば、色が赤で赤く染まるエオシンの場合。

一方、異染性染色剤は、例えばトルイジンのように、それらの色とは異なる色を構造化しますが、その色は青ですが紫色に染まります。

バイタルまたは超生体色素

それらは無害な染料です、すなわち、それらは細胞を着色し、彼らは生き続けます。これらの染色は、バイタル（マクロファージを染色するためにトリパンブルーなど）または超生体（ミトコンドリアを染色するためにヤヌスグリーンまたはリソソームを染色するためにニュートラルレッド）と呼ばれます。

-脂溶性染料による脂質の検出

四酸化オスミウム

脂質（不飽和脂肪酸）を黒く染めます。この反応は光学顕微鏡で観察できますが、この色素は密度が高いため、電子顕微鏡でも可視化できます。

スーダンIII

最も使用されているものの1つです。この染料は拡散して組織に可溶化し、脂肪滴の中に蓄積します。色はスカーレットレッドです。

スーダンブラックステインB

リン脂質やコレステロールにも溶解できるため、従来のものよりもコントラストが優れています。成熟顆粒球のアズール親和性で特異的な顆粒とその前駆体の検出に役立ちます。したがって、それは骨髄性白血病を識別します。

-アルデヒド基染色（過ヨウ素酸シッフ染色）

過ヨウ素酸シッフ染色は、3種類のアルデヒド基を検出できます。彼らです：

-組織に自然に存在する遊離アルデヒド（プラズマ反応）。

-選択的酸化（PAS反応）によって生成されるアルデヒド。

-選択的加水分解（フォイルゲン反応）により生成されるアルデヒド。

PAS反応

この染色は、グリコーゲンなどの特定のタイプの炭水化物の検出に基づいています。過ヨウ素酸シッフは、グリコール基1-2の酸化により炭水化物のCC結合を切断し、アルデヒド基を遊離させます。

遊離アルデヒド基はシッフ試薬と反応し、紫赤色の化合物を形成します。紫赤色の出現は好反応を示します。

このテストは植物細胞で陽性であり、デンプン、セルロース、ヘミセルロース、ペプチンを検出します。動物細胞では、ムチン、ムコタンパク質、ヒアルロン酸、キチンを検出します。

さらに、骨髄異形成型の病態の中でも特に、リンパ芽球性白血病または赤白血病の診断に役立ちます。

酸性炭水化物の場合、アルシアンブルー染色を使用できます。水色/ターコイズ色が観察された場合、検査は陽性です。

プラズマ反応

プラズマ反応は、手のひらやステアラルなどの特定の長鎖脂肪族アルデヒドの存在を明らかにします。この手法は、凍結した組織切片に適用されます。シッフ試薬で直接処理します。

フォイルゲン反応

この手法は、DNAの存在を検出します。この技術は、固定された組織を弱酸加水分解にかけ、後でシッフ試薬と反応させることから成ります。

加水分解により、デオキシリボース-プリン結合でデオキシリボースアルデヒド基が露出します。シッフ試薬は、遊離したアルデヒド基と反応します。

この反応は、核では陽性であり、細胞の細胞質では陰性です。陽性は赤い色の存在によって証明されます。

この技術をメチルグリーンピロニンと組み合わせると、DNAとRNAを同時に検出することが可能です。

-タンパク質構造の細胞化学染色

これには、試薬として硝酸水銀を使用するミロン反応を使用できます。芳香族アミノ酸を含む構造は赤く染まります。

-基質を使用して酵素の存在を示す細胞化学染色

これらの汚れは、生体サンプルと特定の基質とのインキュベーションに基づいており、反応生成物はその後ジアゾ塩と反応して着色複合体を形成します。

エステラーゼ

これらの酵素は一部の血球のリソソームに存在し、有機エステルを加水分解してナフトールを放出することができます。後者は、ジアゾ塩に結合すると不溶性のアゾ染料を形成し、反応が起こる場所を染色します。

いくつかの基質があり、どれを使用するかに応じて、特定のエステラーゼと非特異的エステラーゼを識別できます。前者は骨髄系の未熟細胞に存在し、後者は単球起源の細胞に存在します。

特定のエステラーゼの測定に使用される基質は、ナフトール-AS-Dクロロアセテートです。非特異的エステラーゼの測定には、ナフトールAS-Dアセテート、アルファナフチルアセテート、アルファナフチルブチレートなど、いくつかの基質を使用できます。

どちらの場合も、反応が陽性の場合、細胞は真っ赤に染まります。

ミエロペルオキシダーゼ

この酵素は、顆粒球細胞および単球のアズール顆粒に見られます。

その検出は、骨髄由来の白血病をリンパ性のものから区別するために使用されます。ミエロペルオキシダーゼを含む細胞は黄土色になります。

ホスファターゼ

これらの酵素は、異なる基質からリン酸を放出します。それらは基質の特異性、pH、および阻害剤と不活性化剤の作用によって互いに異なります。

最もよく知られているのは、単純エステル（PO）を加水分解するホスホモノエステラーゼです。例：アルカリホスファターゼおよび酸性ホスファターゼ、ならびに結合（PN）を加水分解するホスファミダーゼ。これらは、リンパ増殖性症候群の鑑別や有毛細胞白血病の診断に使用されます。

-三色の着色

マラリーアザントリクローム

それらは、結合組織の繊維から細胞の細胞質を区別するのに役立ちます。細胞は赤く、コラーゲン線維は青く染まる。

マッソンの三色

これは前のものと同じユーティリティを持っていますが、この場合、細胞は赤く染まり、コラーゲン線維は緑に染まります。

-特定のオルガネラを染色する染料

ヤヌス・グリーン

ミトコンドリアを選択的に染色します。

銀塩とオスミン酸

ゴルジ装置を汚します。

トルイジンブルー

ニッシの体の汚れ

銀塩とPAS

彼らは網状線維と基底膜を染色します。

オルセインとフクシンレゾルシン

弾性繊維を染色します。最初のものは茶色に染められ、2番目は深い青または紫に染められます。

-細胞化学で使用されるその他の技術

蛍光物質または蛍光色素の使用

細胞内の構造の位置を研究するために蛍光物質を使用する技術があります。これらの反応は、蛍光と呼ばれる特別な顕微鏡で視覚化されます。例：IFI技術（間接免疫蛍光法）。

免疫細胞化学による細胞成分の検出

これらの技術は、特定の細胞構造を検出し、それを定量化するのに役立つため、医学において非常に有用です。この反応は抗原抗体反応に基づいています。例：ELISA技術（酵素免疫アッセイ）。

推奨事項

-染料の優れた性能を評価するには、コントロールスミアを使用する必要があります。

-細胞化学染色を行うには、新鮮な塗抹標本を使用する必要があります。それが不可能な場合は、光から保護し、4°Cで保管する必要があります。

-使用する固定液が調査対象の物質に悪影響を及ぼさないように注意する必要があります。言い換えれば、それを抽出または抑制できないようにする必要があります。

-スメアを固定液に長時間さらすと一部の酵素が損傷する可能性があるため、通常は数秒で終了するため、固定液の使用時間を尊重する必要があります。

参考文献

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