Mikroskop elektron (EM) menggunakan berkas elektron sebagai pengganti cahaya untuk mencitrakan spesimen, mencapai resolusi hingga 0,1 nm — sekitar 1000 kali lebih baik daripada mikroskop cahaya. Meskipun sebagian besar digantikan oleh imunohistokimia dan teknik molekuler untuk banyak diagnosis, EM tetap penting untuk pertanyaan klinis spesifik dalam patologi ginjal, neuromuskular, dan silia.
Mikroskop Elektron Transmisi (TEM)
TEM mentransmisikan berkas elektron melalui irisan ultra-tipis (60-100 nm) dari spesimen. Elektron berinteraksi dengan spesimen, dan pola yang dihasilkan diproyeksikan ke layar fluoresen atau detektor digital. Struktur padat (inti, ribosom, glikogen) menghamburkan lebih banyak elektron dan tampak gelap (padat elektron); struktur kurang padat (matriks sitoplasma) tampak terang (transparan elektron).
Persiapan spesimen untuk TEM menuntut. Jaringan difiksasi dalam glutaraldehida (2,5% dalam buffer kakodilat) yang mempertahankan ultrastruktur lebih baik daripada formalin. Pasca-fiksasi dalam osmium tetroksida menstabilkan lipid. Sampel didehidrasi melalui etanol bertingkat, diinfiltrasi dengan resin epoksi, dan dipolimerisasi pada 60°C selama 24-48 jam. Irisan ultra-tipis dipotong pada ultramikrotom menggunakan pisau intan, dikumpulkan pada grid tembaga, dan diwarnai dengan logam berat (uranil asetat, timbal sitrat) untuk meningkatkan kontras.
Mikroskop Elektron Pemindai (SEM)
SEM memindai berkas elektron melintasi permukaan spesimen, mendeteksi elektron sekunder yang dipancarkan dari atom permukaan. Ini menghasilkan gambar topografis tiga dimensi dengan resolusi 1-10 nm. SEM digunakan untuk memeriksa arsitektur permukaan jaringan — silia, mikrovili, permukaan endotel, dan material asing. Spesimen memerlukan pengeringan titik kritis dan pelapisan semprot dengan emas atau platinum untuk menghantarkan elektron.
Aplikasi Diagnostik TEM
Patologi ginjal tetap menjadi aplikasi diagnostik TEM terpenting. Penyakit glomerulus diklasifikasikan oleh temuan ultrastruktural: deposit padat elektron pada nefritis lupus (mesangial, subendotelial, subepitelial), nefropati membran basal tipis (ketebalan membran basal <200 nm), sindrom Alport (penipisan ireguler, penebalan, dan lamellasi membran basal glomerulus), dan efasemen foot process pada minimal change disease. EM penting untuk mengklasifikasikan nefritis herediter dan direkomendasikan sebagai bagian dari evaluasi standar untuk proteinuria dan hematuria yang tidak dapat dijelaskan.
Patologi neuromuskular — EM mengidentifikasi abnormalitas struktural pada biopsi otot dan saraf. Temuan spesifik meliputi batang nemaline (miopati kongenital), central core disease (struktur core yang kekurangan mitokondria), agregat tubulus, dan inklusi kristalin mitokondria. Di saraf perifer, EM mendeteksi kehilangan serat saraf tidak bermielin, degenerasi aksonal, dan pola demielinasi.
Patologi silia — EM biopsi hidung atau bronkial menunjukkan ultrastruktur silia. Defek lengan dynein, defek jari-jari radial, dan transposisi mikrotubulus bersifat diagnostik untuk diskinesia silia primer (sindrom Kartagener). Setidaknya 50 silia harus diperiksa dalam potongan melintang untuk penilaian definitif.
Penyakit infeksi — EM memvisualisasikan partikel virus langsung di jaringan, memberikan diagnosis infeksi di mana kultur atau PCR negatif. Morfologi virus karakteristik mengidentifikasi herpesvirus (nukleokapsid ikosahedral), adenovirus, polyomavirus (virus BK pada transplantasi ginjal), dan patogen emerging.
Patologi tumor — EM menyelesaikan fitur ultrastruktural spesifik: melanosom (melanoma), granula Birbeck (histiositosis sel Langerhans), granula neurosekretorik inti padat (tumor neuroendokrin), dan badan Weibel-Palade (tumor endotel vaskular). Meskipun IHC telah menggantikan EM untuk sebagian besar diagnosis tumor, EM tetap berguna untuk tumor tak berdiferensiasi langka di mana IHC tidak konklusif.
Imunomikroskop Elektron
Pelabelan immunogold menggabungkan IHC dengan EM. Antibodi yang dikonjugasi ke partikel emas koloidal (5-20 nm) mengikat antigen target, terlihat sebagai titik padat elektron di bawah TEM. Teknik ini melokalisasi protein ke kompartemen subseluler spesifik — misalnya, menunjukkan bahwa pola pewarnaan granular pada mikroskopi cahaya sesuai dengan akumulasi protein mitokondria atau lisosom. Immunogold dapat dilakukan pada irisan ultra-tipis (pasca-embedding) atau sebelum embedding resin (pra-embedding).
Keterbatasan
EM memerlukan peralatan khusus yang mahal (biasanya $300.000-800.000 per instrumen) dan staf teknis yang sangat terlatih. Persiapan sampel memakan waktu 3-5 hari. Kesalahan sampling adalah risiko signifikan karena area yang diperiksa sangat kecil. Jaringan tetap formalin dapat diambil untuk EM tetapi menunjukkan ultrastruktur yang terdegradasi dibandingkan dengan jaringan tetap glutaraldehida. Banyak diagnosis EM klasik (klasifikasi tumor) kini dibuat dengan IHC, mengurangi volume klinis di sebagian besar laboratorium menjadi kasus ginjal dan neuromuskular.
