Immunhistochemie

Die Immunhistochemie (IHC), auch Immunhistologie genannt, beschreibt die Anfärbung von Proteinen und Zell- oder Gewebsstrukturen mithilfe von Farbstoff-gekoppelten Antikörpern [1]. Wenn es sich dabei um einen Fluoreszenzfarbstoff handelt, spricht man auch von Immunfluoreszenz [2]. Da das Ziel darin besteht, das Signal nur im Areal des Epitops zu detektieren, sollte die Bindung zum Antikörper sehr stark und spezifisch sein. Die Beurteilung des Farbmusters und dessen Intensität erfolgt in der Regel unter dem Licht- oder Fluoreszenzmikroskop [3]. Es wird zwischen verschiedenen Färbemethoden unterschieden.

Direkte Färbung

Bei der direkten Färbung ist ein Primärantikörper mit dem entsprechenden Detektionssystem gekoppelt. Das heißt, der Antikörper, der das Epitop bindet, ist mit einem Farbstoff markiert. Diese Methode eignet sich gut zur Darstellung von mehreren verschiedenen Antigenen in einer Probe. Allerdings reicht das Farbsignal möglicherweise nicht aus, wenn nur wenig Antigen im Präparat vorhanden ist [4].

Indirekte Färbung

Bei der indirekten Färbung wird das Epitop von einem unmarkierten Primärantikörper erkannt. Zusätzlich wird ein Sekundärantikörper eingesetzt, welcher an den primären Antikörper bindet. Dieser zweite Antikörper führt zu einer signalverstärkenden Wirkung, sodass auch bei geringeren Antigenmengen stärkere Signale erreicht werden können. Außerdem ist diese Variante kostengünstiger als die direkte Methode, weshalb sie häufiger in immunhistologischen Routinelaboren eingesetzt wird [4].

Enzym-basierte Färbung

Neben dem bereits genannten Nachweis durch einen Fluorophor werden in der Immunhistochemie häufig Enzyme eingesetzt. Bei diesen sogenannten chromogenen Indikatoren reagiert ein Enzym mit einem Substrat und erzeugt ein intensives Farbsignal, das mit einem gewöhnlichen Lichtmikroskop analysiert werden kann. Die Enzyme Alkalische Phosphatase (AP) und Meerrettichperoxidase (horseradish peroxidase, HRP) werden am häufigsten für den Antigennachweis verwendet. Sie setzen eine Reihe von chromogenen, fluorogenen und chemilumineszenten Substraten um, darunter DAB (3,3‘-Diaminobenzidin), wodurch eine braune Färbung erzeugt wird [2].

Ablauf einer immunhistochemischen Untersuchung. Im ersten Schritt wird eine Probe aus dem zu untersuchenden Gewebe entnommen, mit der ein immunhistochemischer Assay durchgeführt wird: Zunächst bindet ein spezifischer Primärantikörper an das Zielantigen aus der Gewebeprobe. Im Anschluss kommt ein markierter Sekundärantikörper zum Einsatz, welcher an den Primärantikörper bindet und nach Zugabe des entsprechenden Substrates eine Farbreaktion katalysiert. Das entstandene Farbmuster kann im Anschluss unter einem Mikroskop beurteilt werden (Abbildung mit biorender.com erstellt).

Um mit der immunhistologischen Untersuchung zu beginnen, wird zunächst das Präparat vorbereitet, indem das Gewebe fixiert, in Paraffin eingebettet und mit einem Mikrotom geschnitten wird. Da die Antigenstruktur durch diese Vorbehandlung möglicherweise verändert wird, folgt nun der wichtige Schritt der Antigenrückgewinnung, um die bei der Fixierung gebildeten Proteinverkettungen aufzubrechen und die Antigenbindungsstellen zu demaskieren. Die gebräuchlichsten Methoden der Rückgewinnung sind die Hitze-induzierte Epitoprückgewinnung (HIER), welche eine Heizquelle zusammen mit Puffern und Enzymen verwendet, und die Protease-induzierte Epitoprückgewinnung (PIER), bei welcher verschiedene Proteasen wie beispielsweise Proteinase K, Trypsin oder Pepsin eingesetzt werden [5].

Die IHC wird insbesondere in der medizinischen Histologie eingesetzt, um Tumorzellen anhand von bestimmten Antigenen zu erkennen und zu klassifizieren. So kann malignes von benignem Gewebe abgegrenzt werden. Dadurch unterstützt die IHC die Tumordiagnostik in der Prognose und der Vorhersage des Ansprechens auf bestimmte Therapien. Darüber hinaus vereinfacht sie die Untersuchung der Herkunft und des Wachstumsverhaltens von Tumoren. Neben der Krebsdiagnostik dient die Immunhistochemie aber auch dem Nachweis von pathologischen Ablagerungen sowie von Infektionserregern, wie beispielsweise Herpes- oder Hepatitisviren [6].

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Quellen

[1] Gudrun Lang: Histotechnik. Springer-Verlag. S. 271 (2013).

[2] https://en.wikipedia.org/wiki/Immunohistochemistry, 24.01.2023

[3] https://flexikon.doccheck.com/de/Immunhistochemie, 24.01.2023

[4] Chen X, Cho DB, Yang PC. Double staining immunohistochemistry. N Am J Med Sci. 2(5): 241-5 (2010).

[5] McClellan P, Jacquet R, Yu Q, Landis WJ. A Method for the Immunohistochemical Identification and Localization of Osterix in Periosteum-Wrapped Constructs for Tissue Engineering of Bone. J Histochem Cytochem. 65(7): 407-420 (2017).

[6] https://ipa.med.ovgu.de/Krankenversorgung/Klinische+Pathologie/Immunhistologie.html, 24.01.2023