GSF- Forschungszentrum für
Umwelt und Gesundheit
Projekt Inhalation

Morphometrische Analyse von Lungenstrukturen

In der Inhalationstoxikologie ist die qualitative und quantitative Beurteilung von Strukturen im Lungengewebe wesentliche Voraussetzung, um toxische Effekte geringer Schadstoffkonzentrationen zu untersuchen. Die Bedingung einer wertfreien Probennahme ist aufgrund der Komplexität des Lungengewebes schwierig zu realisieren.

Zusätzlich ist für die morphometrische Analyse der Lungenstrukturen bei großen Tieren und bei Menschen eine stufenweise Probenuntersuchung erforderlich. In unserem Hause wurde diese mit Hilfe eines Laserdruckers, der an ein Bildverarbeitungssystem mit der Software OPTIMAS angeschlossen ist, durchgeführt. Durch die systematische Auswahl und Untersuchung zufallsgesteuerter Proben auf unterschiedlichen Vergrößerungsebenen konnte die quantitative Auswertung sowohl isotropischer als auch anisotropischer Lungenstrukturen erfolgen.

Die Ausgabe von Ausdrucken in Fotoqualität (14 x 20 cm) sowie die Unterstützung der Bildaufnahme durch eine Bildverarbeitungskarte und Analyse der Gewebsschnitte mit dem Softwareprogramm OPTIMAS ermöglichen umfangreiche Studien durch die Ausschaltung einer Reihe von Nachteilen herkömmlicher Verfahren. So entfallen beispielsweise zeit- und kostenintensive, Gutauflösende Schwarz/Weiß-Bildaufnahmen. Auch können, soweit es die Graustufenverteilung der Präparate erlaubt, Probleme der Objekttrennung softwaremäßig ausgeschaltet werden. Probleme, die bislang eine automatische oder halbautomatische Analyse verhinderten.

In unserem Labor wurde die Untersuchung des Lungengewebes wie folgt vorgenommen. (für detaillierte Informationen siehe S. Takenaka et al., J. Environ. Sci. Health, A28(1), 187-202 (1993). Zunächst wurden von fixierten und in Agar eingebetteten Lungenflügeln 2 cm dicke Scheiben geschnitten. Nach einer Drehung einer solchen Scheibe um die Vertikalachse und erneuter Agareinbettung wurden 2mm bzw. 5mm Scheibchen davon abgeschnitten und in Paraffin eingebettet. Dermaßen präparierte Scheibchen konnten der weiteren mikroskopischen Analyse von klein- respektive großflächigen Strukturen zugeführt werden.

Die definierte Auswahl von anschließenden Schnittorientierungen ermöglichte nach Anfärbung, mikroskopischer Analyse und Auswertung eine genaue Beschreibung der Gewebszellen und -strukuren in allen Dimensionen wie auch eine eindeutige Zuordnung einer Probe im Ursprungsgewebe aufgrund von festgesetzten Referenzen bei den Schnitten aller Untersuchungsebenen.