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固定:理论、化学原理与固定剂类型

固定是组织保存的第一步也是最关键的一步。它停止细胞 decay,稳定大分子,并硬化组织以供后续处理和切片。每个下游技术——H&E染色、IHC、分子分析——的质量取决于充分和适当的固定。

固定的目标

固定的主要目标是防止自溶(细胞内酶的自消化)和腐败(细菌分解);尽可能接近活体状态保存组织形态;硬化组织以便切割而不变形;稳定细胞成分(蛋白质、核酸、碳水化合物)以供染色;以及使细胞可被染料和抗体渗透。没有一种固定剂能最佳地实现所有目标——选择取决于预期的下游应用。

福尔马林化学原理

**10%中性缓冲福尔马林(NBF)**是组织病理学中的通用固定剂。商品福尔马林是37%的甲醛气体水溶液——10% NBF是1:10稀释液(3.7%甲醛)。中性缓冲液(磷酸二氢钠和磷酸氢二钠,pH 7.0-7.2)可防止甲酸的形成(甲酸会引起酸 hematin 色素)并维持最佳交联条件。

甲醛通过在相邻氨基之间形成亚甲基桥(-CH2-)来交联蛋白质,特别是赖氨酸的ε-氨基和肽的酰胺基团。这创建了一个稳定组织结构的三维凝胶网络。交联是温度依赖的——在37°C的速率约为室温下的两倍。室温下常规固定需要小活检6-24小时,较大标本24-48小时。标准规则是每mm组织厚度1小时。

影响固定的因素

固定剂体积必须至少为组织体积的10-20倍。体积不足会在固定剂完全穿透前排空。组织厚度——切片厚度不应超过4-5 mm以保证充分穿透;较厚的切片中心固定不良。温度——较高温度加速固定,但在固定剂穿透前增加自溶;室温为常规使用的最佳选择。搅动——轻柔旋转改善固定剂在标本周围的循环。固定延迟——热缺血时间(从血管夹闭到标本切除的时间)和冷缺血时间(从切除到固定的时间)必须最小化。长时间冷缺血会降解RNA、蛋白质和磷蛋白(影响IHC,特别是ER和磷酸化特异性标志物)。

固定剂类型

交联(醛类)固定剂——甲醛、戊二醛(用于EM)、乙二醛(低毒性替代品)。戊二醛提供优越的超微结构保存,但穿透缓慢并引起更多交联,可能掩盖IHC抗原。

凝固性固定剂——乙醇、甲醇、丙酮。它们通过破坏水化层而非交联来沉淀蛋白质。它们保存酶活性和核酸,但引起更多收缩并快速硬化组织。酒精固定用于PCR和分子检测。

组合固定剂——Bouin液(苦味酸、甲醛、乙酸)提供优异的核细节,用于内分泌组织、睾丸活检和胃肠道活检。B5固定剂(氯化汞、甲醛)历史上用于淋巴结,但由于汞毒性现在很少使用。锌福尔马林是用于淋巴样抗原保存的无汞替代品。

非交联替代品——分子固定剂(PAXgene、HOPE)保存核酸和蛋白质用于分子分析,但形态学不如福尔马林理想。主要用于生物库和研究环境。

固定后处理

固定后,如果处理延迟,将标本转移到70%乙醇中储存。组织可以在70%乙醇中保存数周而无不良影响。在福尔马林中长时间储存(>72小时)会引起过度固定,增加抗原 masking 和DNA片段化。对于长期保存,福尔马林固定的组织可在24-48小时后转移到乙醇中。

质量控制

通过固定剂新鲜度(定期更换溶液)、固定时间(在申请单上记录)、外观(固定良好的组织坚硬且均匀苍白)和下游染色质量(固定不良表现为核细节差、苍白或H&E上的边缘效应)来监测固定。质量保证项目包括定期审查固定 adequacy 指标。