Xét nghiệm mô học

Mô học là lĩnh vực nghiên cứu về các mô và cơ quan thông qua kĩ thuật phân tách mô, nhuộm mô, sau đó quan sát mẫu mô dưới kính hiển vi. Phương pháp này giúp bác sĩ đánh giá cấu trúc mô cũng như phát hiện những đặc điểm bất thường trong mô nhằm chẩn đoán một số bệnh lí như ung thư.

Nguyên lí

Mô là nhóm những tế bào có cùng đặc điểm cấu trúc và chức năng, chúng giữ vai trò quan trọng đối với các hoạt động của cơ thể. Những bất thường trong đặc điểm hình thái của mô có thể là dấu hiệu để chẩn đoán các vấn đề sức khoẻ. Tuy nhiên, mô sống rất khó quan sát bằng kính hiển vi. Vì vậy, người ta cần xử lí và cố định mô nhằm duy trì các tính chất của chúng tại thời điểm thu nhận mẫu từ người bệnh.

Cơ thể người có bốn loại mô chính bao gồm:

Biểu mô

Các tế bào sắp xếp chặt chẽ, có ít chất nền xung quanh. Mặt dưới biểu mô tiếp xúc với mô liên kết thông qua cấu trúc màng đáy chứa các phân tử carbohydrate và protein. Các dạng biểu mô bao gồm lát, vuông, trụ với cấu trúc đơn lớp hoặc đa lớp.

Mô liên kết

Mô liên kết chứa ít tế bào và nhiều chất nền. Chúng hiện diện khắp cơ thể để tạo thành khung sườn hỗ trợ duy trì cấu trúc các cơ quan.

Một số dạng mô liên kết bao gồm:

• Mô liên kết lỏng
• Mô mỡ
• Mô liên kết sợi dày đặc
• Mô liên kết đàn hồi
• Mô sụn
• Mô xương
• Mô máu

Mô cơ

Mô cơ chứa nhiều tế bào có khả năng co, hệ thống mạch máu dày đặc và các protein hỗ trợ co cơ như actin và myosin. Tế bào mô cơ hay còn gọi là sợi cơ có dạng dài và ốm được sắp xếp thành từng bó hoặc lớp với mô liên kết bao xung quanh. Mô cơ được phân loại thành các nhóm mô cơ xương, mô cơ trơn và mô cơ vân.

Mô thần kinh

Mô thần kinh hiện diện trong não, tuỷ sống và dây thần kinh. Các tế bào trong mô thần kinh có cấu trúc ba phần gồm thân tế bào, sợi trục và sợi nhánh. Chúng tương tác thông qua tín hiệu xung điện. Ngoài ra, mô thần kinh còn chứa các tế bào thần kinh đệm với vai trò hỗ trợ hoạt động của tế bào thần kinh.

Qui trình xét nghiệm mô học

Bước 1: Thu mẫu

Mẫu mô thường được thu nhận bằng phương pháp sinh thiết.

Hiện nay có nhiều kỹ thuật sinh thiết khác nhau bao gồm:

Sinh thiết kim qua da

Bác sĩ đặt kim sinh thiết xuyên qua da để lấy mô tại các vị trí nghi ngờ mang bệnh lí như khối u trong ngực hay hạch bạch huyết sưng to.

Dưới đây là một số hình thức sinh thiết kim qua da:

• Chọc hút bằng kim nhỏ: kim dài, mỏng kèm ống tiêm giúp hút dịch và tế bào.
• Sinh thiết kim lõi: kim lớn, đầu kim được cắt nhằm rút mô theo dạng cột.
• Sinh thiết chân không: máy hút hỗ trợ tăng lượng dịch và tế bào thu được qua kim nhằm giảm số lần đưa kim vào cơ thể.
• Sinh thiết hình ảnh: kỹ thuật chụp ảnh CT, MRI hoặc siêu âm hỗ trợ bác sĩ đặt kim sinh thiết chính xác tại những vị trí khó quan sát.

Sinh thiết nội soi

Bác sĩ đặt một loại ống nhỏ, dẻo có gắn đèn kèm dụng cụ sinh thiết vào trong cơ thể người bệnh để thu mẫu mô. Ống nội soi thường được đưa vào miệng, trực tràng, đường tiết niệu hoặc qua vết rạch nhỏ trên da.

Sinh thiết da

Một số kĩ thuật sinh thiết da bao gồm:

• Cạo lớp da ngoài cùng
• Dùng công cụ hình thụ thu tế bào từ lớp da sâu hơn
• Rạch lấy một vùng da nhỏ
• Cắt bỏ toàn bộ vùng da xuất hiện u hoặc bất thường

Sinh thiết tuỷ xương

Bác sĩ lấy mẫu tuỷ xương từ xương hông của bệnh nhân bằng một loại kim sinh thiết dài.

Bước 2: Cố định mẫu

Bác sĩ ngâm mẫu trong hoá chất đặc biệt nhằm duy trì cấu trúc, thành phần hoá học của tế bào, mô cũng như ngăn chặn quá trình mô tự phân giải. Các hoá chất cố định mô phổ biến bao gồm formalin đệm trung hoà và paraffin-formalin. Ngoài ra, người ta cũng thường sử dụng Bouin khi cần phân tích mô phôi thai và khối u não do chất này có khả năng bảo vệ nhân tế bào và glycogen rất hiệu quả. Tuy nhiên, Bouin không bảo vệ mô thận tốt cũng như có thể gây ra các biến đổi với ti thể—cấu trúc tổng hợp năng lượng cho tế bào. Giai đoạn cố định mẫu thường diễn ra trong 4–24 giờ, tuỳ thuộc vào kích thước mẫu.

Bước 3: Khử nước

Người ta bổ sung cồn ethanol nhằm khử nước trong mẫu, qua đó mẫu mô tăng độ cứng. Sau bước khử nước, xylene được bổ sung để loại bỏ ethanol khỏi mẫu.

Bước 4: Nhúng paraffin

Mẫu được nhúng trong sáp paraffin hoặc nhựa resine nhằm tăng độ bền của mẫu, qua đó hỗ trợ các bước cắt mô và phân tích tiếp theo hiệu quả hơn.

Bước 5: Cắt lát mẫu mô

Bác sĩ đặt khối mô lên một thiết bị cắt lát. Máy cắt khối mô lớn thành nhiều lát nhỏ với độ dày khoảng 4–5 μm.

Bước 6: Phục hồi kháng nguyên

Kháng nguyên khối u là những phân tử (thường là protein) hiện diện trên bề mặt khối u. Các tế bào ung thư có xu hướng biểu hiện một số kháng nguyên nhiều hơn tế bào bình thường do đột biến gen. Đây là dấu hiệu nhận biết và chẩn đoán một số bệnh ung thư. Tuy nhiên, các hoá chất xử lý mẫu có thể làm che khuất những kháng nguyên này trên bề mặt khối u, dẫn đến kết quả âm tính giả trong phân tích hoá mô miễn dịch. Do đó, người ta cần tăng nhiệt độ mẫu và sử dụng một số phương pháp li giải protein nhằm phá vỡ liên kết trong lớp formalin hoặc paraffin, qua đó các kháng nguyên trên bề mặt tế bào lộ ra.

Bước 7: Nhuộm mô

Người ta đặt các lát mô lên lam kính, nhuộm mô, sau đó quan sát mẫu dưới kính hiển vi, chụp ảnh và phân tích đặc điểm mô học.

Các phương pháp nhuộm mô

Hiện nay có nhiều phương pháp nhuộm mô khác nhau. Người ta lựa chọn hoá chất nhuộm dựa vào mục tiêu cần phân tích.

Một số hoá chất nhuộm mô phổ biến bao gồm:

Hematoxylin và Eosin

Hematoxylin và Eosin là phương pháp nhuộm tế bào cơ bản trong các phân tích mô học. Hematoxylin là chất nhuộm mang tính kiềm, có màu tím hoặc xanh, giúp nhuộm ADN trong nhân tế bào, ARN trong ribosome và lưới nội chất hạt. Trong khi đó, chất nhuộm Eosin mang tính kiềm và có khả năng nhuộm tế bào chất thành màu hồng hoặc đỏ.

Giemsa

Chất nhuộm Giemsa có thể nhuộm tuỷ xương, tế bào trong huyết tương và dưỡng bào nên thường được dùng trong chẩn đoán các bệnh về máu.

Periodic Acid Schiff

Kỹ thuật nhuộm Periodic Acid Schiff hay còn gọi là PAS giúp bác sĩ quan sát những cấu trúc có hàm lượng carbohydrate cao như thành ruột, ống thận, lớp nhầy và sợi lưới mô liên kết.

Masson’s Trichrome

Chất nhuộm Masson’s Trichrome có thể nhuộm các sợi collagen thành màu xanh lam, thường được ứng dụng trong chẩn đoán xơ tim, xơ phổi, bệnh thận mãn tính và loạn dưỡng cơ.

Congo Red

Congo Red nhuộm amyloid—protein dạng sợi bất thường tích tụ trong các cơ quan gây ra nhiều bệnh lí khác nhau.

Prussian Blue

Người ta sử dụng Prussian Blue nhằm phát hiện các vấn đề liên quan đến thừa hoặc thiếu sắt.

Mucicarmine

Mucicarmine nhuộm chất mucin do biểu mô và mô liên kết tiết ra. Các mô khối u hoặc viêm thường tiết nhiều mucin hơn bình thường. Vì vậy, người ta có thể sử dụng phương pháp nhuộm Mucicarmine nhằm đánh giá các bệnh ung thư và tình trạng viêm.

Sudan Black

Sudan Black nhuộm các cấu trúc chứa lipid giúp chẩn đoán xơ vữa động mạch và loạn dưỡng chất trắng trong não. Quá trình chuẩn bị mẫu nhuộm Sudan Black không bao gồm bước khử nước nhằm giữ lại các phân tử lipid.

Oil Red O

Oil Red O nhuộm chất béo và lipid tương tự Sudan Black. Hoá chất này thường được ứng dụng trong chẩn đoán xơ vữa động mạch, gan và cơ nhiễm mỡ.

Bạc

Chất nhuộm bạc hay Silver Stain bao gồm nhiều hoá chất, được dùng trong các phân tích về bệnh thần kinh như Alzheimer do tích tụ protein amyloid beta hay bệnh Picks do tích tụ thể Pick.

Nissl

Chất nhuộm Nissl hay Cresyl Violet thường được dùng để quan sát cấu trúc thần kinh trong não bộ và tuỷ sống. Hoá chất này có thể nhuộm tế bào chất của tế bào thần kinh, không lan sang các cấu trúc khác như tế bào thần kinh đệm.

Papanicolaou

Papanicolaou là phương pháp nhuộm phổ biến giúp phát hiện ung thư cổ tử cung, bao gồm 5 hoá chất nhuộm các cấu trúc sau:

• Hematoxylin: nhân
• Orange G: keratin
• Eosin: các cấu trúc trên bề mặt tế bào
• Light Green SF: tế bào chất cytoplasm
• Bismarck Brown: mucin

Sau qui trình nhuộm hoá mô, bác sĩ thường tiến hành nhuộm miễn dịch với dấu ấn sinh học p16INK4a nhằm phát hiện loạn sản cổ tử cung tiền ung thư.

Ứng dụng

Chẩn đoán ung thư

Các thuật toán phân tích hình ảnh tự động có thể hỗ trợ xác định và định lượng những đặc điểm hình thái đặc trưng của khối u ác tính như kích thước, hình dạng hay mật độ nhân tế bào. Hiện nay người ta đã ứng dụng xét nghiệm mô học nhằm chẩn đoán và xác định giai đoạn tiến triển bệnh đối với ung thư vú, ung thư cổ tử cung, ung thư tuyến tiền liệt, ung thư phổi, ung thư dạ dày, ung thư biểu mô niệu quản,…

Tiên lượng ung thư

Xét nghiệm mô học không chỉ được ứng dụng trong chẩn đoán mà còn hỗ trợ tiên lượng ung thư. Người ta tích hợp kết quả xét nghiệm hình ảnh mô học với dữ liệu trong các nghiên cứu về lĩnh vực sinh học phân tử nhằm dự đoán những đột biến gây bệnh, tiên lượng bệnh, gợi ý hướng điều trị cũng như dự đoán phản ứng của bệnh nhân với thuốc.

Lời kết

Xét nghiệm mô học là một trong những phương pháp chẩn đoán tiêu chuẩn trong y học. Kĩ thuật viên nhuộm các mẫu mô đã được xử lý và cố định bằng nhiều loại thuốc nhuộm khác nhau, tuỳ vào cấu trúc hay đặc điểm bác sĩ cần quan sát. Hiện nay, người ta đang tiếp tục phát triển và nâng cấp kỹ thuật này bằng cách kết hợp với các thuật toán, công cụ phân tích tự động. Xét nghiệm mô học không chỉ có ý nghĩa trong chẩn đoán lâm sàng mà còn là cơ sở cho các nghiên cứu về cơ chế bệnh, đặc biệt là bệnh ung thư.