조직검사학 고정의 5가지 목적과 고정제

조직검사에 있어서 고정의 목적은 사실상 조직을 생체로부터 채취한 후에 발생하는 자가융해, 화학물질의 용해 및 소실, 미생물에 의한 부패 및 조직표본 제작에 의한 손상을 방지하여 생체 내에 있던 상태에 가능한 근접한 상태로 보존함과 동시에 염색에 대한 매염 작용을 촉진하기 위해 시행하고 있다. 첫 번째 목적은 자가융해의 방지이다. 생체로부터 채취된 조직세포는 그 즉시 혈액순환의 중단으로 산소 및 영양 공급이 차단되면서 화학적인 분해가 발생하며, 이 분해 과정은 대부분 세포 내 가수분해효소의 작용으로 인한 것이다. 정상적으로 세포 내 대부분의 가수분해효소는 용해소체 내에 간직되어 있기 때문에 이들 가수분해효소를 용해소체 효소라 부른다. 용해소체는 세포가 죽게 되면서 즉시 파열되어 효소를 방출하며, 이에 따라 세포 구성성분의 붕괴가 진행되기 시작한다. 이 같은 현상은 세포가 자체 내에서 생산한 물질에 의해 자기를 파괴한다는 의미로 자가융해라 한다. 고정에 의한 자가융해의 방지는 두기 전에 의해 이루어진다. 첫째는 고정액의 작용에 의한 용해소체 효소의 불활성화이고, 둘째는 용해소체 효소가 작용하는 표적 성분을 화학적으로 변성시킴으로써 효소의 영향을 차단하는 것이다... 자가융해 현상은 뇌 또는 콩팥 등과 같이 특수하게 분화된 세포들로 구성된 복잡한 장기들이 탄력섬유나 아교섬유 등과 같은 비교적 단순한 구조물보다 훨씬 빠르게 진행되고 그 영향도 심하게 나타난다. 자가융해를 일으킨 조직을 현미경으로 관찰하면 그 조직 내 세포들은 핵이 농축되고, 붕괴하며, 마침내는 융해되어 사라진다. 또 세포질은 팽창되고 많은 과립이 형성되어 전체적으로 균등하게 염색됨으로써 정상적인 염색성을 상실한다. 그뿐만 아니라 자가융해는 기저막으로부터 세포를 분리하여 상피 조작의 탈락을 초래하며, 조직진단에 있어 중요한 물질들을 확산시키거나 양적인 감소를 일으키기도 한다. 두 번째는 조직 내 화학물질의 용해 및 소실 방지이다. 고정은 액체상의 조직 구성성분을 불용화시켜, 그 후 표본제작 과정에서 발생할 수 있는 특정 화학물질들의 용해 및 소실을 막아주는 역할도 한다. 조직의 구성성분 중 특히 지질은 항상 탈수 또는 투명 과정에서 쉽게 용해되기 때문에 고정하기에 가장 어려운 성분 중 하나이다. 또 어떤 우수한 고정액이라도 한 가지만으로 모든 구성성분을 불용성 상태로 만들 수 없으므로 필요에 따라 적합한 고정액을 선택하여 사용해야 한다. 세 번째는 미생물에 의한 부패 방지이다. 조직의 부패는 자가융해에 의한 조직의 변화와 매우 유사한 소견을 나타낸다. 부패란 세균에 의해 일어나는 질소화합물의 분해 현상이다. 부패는 사후 병소부위에 존재하던 병원성 세균의 증식이나 소화관 등에 정상적으로 존재하는 정상 세균무리에 의해 발생하기 때문에 특히 세균 함량이 많은 소화관에서 심하게 나타난다. 고정은 이런 세균류의 증식을 억제하는 작용이 있어 부패로 인한 조직의 변화를 막아준다. 네 번째는 조직손상의 방지이다. 고정은 세포 내에 존재하는 단백질 골격을 안정화함으로써 고정 후 거치는 탈수, 보매, 박절 등 일련의 계속되는 표본제작 과정에서 발생할 수 있는 조직의 변형이나 압박으로부터 조직을 보호해 주는 기능이었다. 세포 내 단백질의 안정화는 구성성분들 사이의 광학적인 굴절률의 차이를 유발해 생체 조직에서는 관찰하기 어려운 성분들을 감별하는 데 도움을 주기도 한다. 그러나 단백질의 안정화는 결국 응고에 의한 결과이므로 액체 상태의 생체조직에서는 볼 수 없는 새로운 인공산물을 만들 수 있다는 것도 인식해야 한다. 다섯 번째는 염색에 대한 매염 작용이다. 고정은 일반적으로 조직에 대한 염료의 작용을 촉진하는 작용이 있다. 그러나 일부 고정제는 특정 염색에는 뚜렷한 매염 효과를 나타내지만, 다른 염색에 있어서는 오히려 염료의 작용을 방해하기도 한다. 그 예로 아교섬유 염색에 사용하는 자손 삼색염색은 일반포르말린 고정조직보다 피크르산을 함유한 부양액에 고정했을 때 염색강도가 더 강하며, 횡문근 염색 시 사용하는 PTAH 염색에서는 포르말린 고정조직에 비해 염화 제이수은이 포함된 젠커액에 고정했을 때 더 강한 염색성을 나타낸다. 고정제의 분류에는 조직세포를 구성하는 골격의 주성분은 단백질이므로 고정제의 모든 작용은 주로 단백질과 관련된 것이다. 일반적으로 단백질 분자 또는 작용기에 대하여 분자 또는 그 일부에 결합하는 고정제와 그렇지 않은 고정제가 있는데, 전자는 알데하이드, 오스뮴산, 피크르산 등이고 후자는 에탄올, 아세톤 등이 있다. 고정제는 또 단백질을 침전 또는 응고시키는 것과 그렇지 않은 것으로 나누기도 한다. 전자는 응고성 고정제라 하며 에탄올, 메탄올, 아세톤, 피크르산, 수은 염 등이 포함되고 후자는 비 응고성 고정제라 하며 알데하이드, 오스뮴산, 다이크로뮴산 칼륨 등이 포함된다. 이 밖에 고정제의 화학적 특성에 의해 알데하이드, 산화제, 단백질 변성제 및 기타의 화학 기전을 알 수 없는 것으로 분류하기도 한다. 고정제의 화학적 특성과 고정직용에 대해서 살펴보자. 메탄알은 고정액의 제조법이 간단하고 다른 고정제에 비해 값이 싸면서도 빠른 조직 침투성과 뛰어난 고정 효과로 인하여 가장 널리 사용되고 있는 고정제이다. 메탄알에 조직을 고정하면 조직의 색은 약간 회백색으로 변화되지만 큰 영향을 미치지 않는다. 시판 포르말린 용액에는 메탄알이 중합되는 것을 방지하기 위해 약 8% 정도의 메탄올이 첨가되어 있으며, 빛에 의해서도 메탄알로부터 메탄산이 발생할 수 있어서 미세구조의 보존 상태가 좋지 않기 때문에 전자현미경검사에는 부적당하다. 차가운 곳에 보관된 모르는 말리는 메탄알이 중합체를 형성하여 파라폼알데하이드의 백색 침전물로 침전되고, 저온에서 생긴 파라폼알데하이드 침전물은 따뜻한 물에 넣어 가온해 주면 점차 사라진다.