Summary
There are some difficulties inherent in the identification of amyloid by Congo red anisotropy in the polarisation microscope, mainly because of the possibility of a nonspecific reaction of collageneous structures.
The newly recognized collagen-specific Congo red topooptical staining reaction provides a theoretically well-founded possibility for differentiating between amyloid and collagen. In Canada balsam, or other apolar mounting media the Congo red anisotropy of amyloid as well as that of collagen are of the same (additive) optical sign. In gum arabic however they are of opposite signs, additive for amyloid and inversive for collagen. That difference enables a definite differentiation between amyloid and collagen, since in gum arabic Congo red stained amyloid is positively birefringent, and collagen is isotropic or weakly negatively birefringent.
Pretreatment of the tissue sections with proteolytic enzymes resulted in a decrease in the general background staining of the tissues as well as in an increase of the inversive Congo red staining reaction of collagen and of the additive reaction of amyloid, providing thereby the possibility of differentiating sensitively and selectively between amyloid and collagen by Congo red anisotropy.
Enzymatic removal of the elastic fibers prior to Congo red staining facilitated the exact localisation of senile amyloid deposits in the aortic wall. The initial amyloid deposits were visualized in the smooth muscle cells of the aortic wall. This finding may lead to a new approach to the pathogenesis of senile aortic amyloid.
Zusammenfassung
Es bestehen Schwierigkeiten in der selektiven Differenzierung zwischen Amyloid und Bindegewebsstrukturen durch Kongorot-anisotropie, hauptsächlich wegen der Möglichkeit einer nicht spezifischen Mitreaktion von kollagenen Strukturen.
Die unlängst erkannte kollagenspezifische topooptische Kongorotreaktion ermöglicht eine theoretisch gut begründete Differenzierung von Amyloid und Kollagen.
In Canada Balsam, oder in anderen apolaren Einschlußmedien, ist die Kongorot-Anisotropie von Amyloid und Kollagen desselben optischen (additiven) Characters, wogegen in Gummi arabicum diese vom entgegengesetzten Charakter ist: additiv am Amyloid und inversiv am Kollagen. Dieses optische Verhalten ermöglicht eine klare Differenzierung zwischen Amyloid und Kollagen: da das kongorotgefärbte Amyloid in Gummi arabicum sich als positiv doppelbrechend erweist, kongorotgefärbtes Kollagen dagegen optisch isotrop oder schwach negativ doppelbrechend ist.
Nach Vorbehandlung der Schnitte mit proteolytischen Fermenten (Elastase, Trypsin) ist bei nachträglicher Kongorotfärbung, nebst Herabsetzung der diffusen Färbung des Gewebshintergrundes, sowohl die additive topooptische Reaktion des Amyloids, wie die inversive Kongorotreaktion des Kollagens erhöht. Dadurch ergibt sich ein hochempfindliches und selektives Darstellungsverfahren für Amyloid.
Die enzymatische Herauslösung der elastischen Fasern aus Schnitten der Aortenwand verbesserte bedeutend die Erkennung und Lokalization der Ablagerungen des senilen Amyloids durch Kongorotanisotropie. Es konnte so erkannt werden, daß die initialen Ablagerungen des senilen Aortenamyloids intracytoplasmatisch in den glatten Muskelzellen der Gefäßwand auftreten. Diese Befunde können zur neuen Richtung in der Erforschung der Pathogenese des senilen Aortenamyloids führen.
Similar content being viewed by others
References
Battaglia, S.: Elektronenoptische Untersuchungen am Leberamyloid der Maus. Beitr. path. Anat. 126, 301–320 (1962).
Benditt, E. P., Eriksen, N.: Congo red dye binding parameters of amyloid substances. J. Cell Biol. 47, 17a (1970).
Beneke, G., Rakow, A.-D., Rakow, L., Schmitt, W.: Nachweis von Fibrin und Amyloid mit morphologischen Methoden in Gewebeschnitten. Beitr. Path. 141, 404–427 (1970).
Bennhold, H.: Eine spezifische Amyloidfärbung mit Kongorot. Münch. med. Wschr. 69, 1537–1538 (1922).
Boeré, H., Ruinen, L., Schalten, J. H.: Electronmicroscopic studies on the fibrillar component of human splenic amyloid. J. Lab. clin. Med. 66, 943–951 (1965).
Burns, J., Pennock, C. A., Stoward, P. J.: The specificity of the staining of amyloid with thioflavine T. J. Path. Bact. 94, 337 (1967).
Caesar, R.: Die Feinstruktur von Milz und Leber bei experimenteller Amyloidose. Z. Zellforsch. 52, 653–673 (1960).
Cohen, A. S., Calkins, E.: Electron microscopic observations on a fibrous component in amyloid of diverse origins. Nature (Lond.) 183, 1202 (1959).
—— Amyloidosis. New Engl. J. Med. 277, 522–530, 574–584, 628–638 (1967)
Cooper, J. H.: An evaluation of current methods for the diagnostic histochemistry of amyloid. J. clin. Path. 22, 410–413 (1969).
DeLellis, R. A., Glenner, G. G., Ram, S. G.: Histochemical observations in amyloid with reference to polarization microscopy. (Publication V. In the series entitled “Amyloid”). J. Histochem. Cytochem. 16, 663–665 (1968).
Diezel, P. B., Pfleiderer, A.: Histochemische und polarisationsoptische Untersuchungen am Amyloid. Virchows Arch. path. Anat. 332, 552–567 (1959).
Divry, P., Florkin, M., Firket, J.: Sur les propriétés optiques de l'amyloide. C. R. Soc. Biol. (Paris) 97, 1808–1810 (1927).
Fruhling, L., Kempf, J., Porte, A.: Structure et formation de la substance amyloide dans l'amylose expérimentale de la Souris. Étude au microscope électronique. C. R. Acad. Sci. (Paris) 250, 1385–1386 (1960).
Glenner, G. G., Keiser, H. R., Bladen, H. A., Cuatrecasas, P., Eanes, E. D., Ram, J. S., Kanfer, J. N., DeLellis, R. A.: Amyloid. VI. A comparison of two morphologic components of human amyloid deposits. J. Histochem. Cytochem. 16, 633–644 (1968).
Gueft, B., Ghidoni, J. J.: The site of formation and ultrastructure of amyloid. Amer. J. Path. 43, 837–854 (1963).
Heller, H., Missmahl, H. P., Sohar, E., Gafni, J.: Amyloidosis: its differentiation into perireticulin and pericollagen types. J. Path. Bact. 88, 15–34 (1964).
Highman, B.: Improved methods for demonstrating amyloid in paraffin section. Arch. Path. 41, 559–562 (1946).
Hirschl, S.: Electron microscopic analysis of human amyloid. J. Ultrastruct. Res. 29, 281–292 (1969).
Horowitz, R. E., Stungvesent, V. W., Wigmore, W., Taller, D.: Fibrinogen as a component of amyloid. Arch. Path. 79, 238–244 (1965).
Jarnum, S.: New diagnostic test in amyloidosis. Lancet 1960 I, 1007.
Kelényi, G.: Thioflavin S fluorescent and Congo red anisotropic stainings in the histologic demonstration of amyloid. Acta neuropath. (Berl.) 7, 336–348 (1967).
Klatskin, G.: Nonspecific green Birefringence in Congo red-stained tissues. Amer. J. Path. 56, 1–13 (1969).
Ladewig, P.: Double refringence of amyloid Congo red conplex in histological section. Nature (Lond.) 156, 81–82 (1945).
Lietz, H., Donath, K.: Zur Ultrastruktur und Entstehung des Amyloides im medullären Schilddrüsencarcinom. Virchows Arch. Abt. A 350, 261–274 (1970).
Manitz, G., Themann, H.: Elektronenmikroskopischer Beitrag zur Feinstruktur menschlichen Leberamyloids. Beitr. path. Anat. 128, 103–121 (1963).
Missmahl, H.-P.: Die in Amyloid vorkommende Doppelbrechung. Acta anat. (Basel) 25, 73 (1955).
—— Hartwig, M.: Polarisationsmikroskopische Untersuchungen an der Amyloid Substanz. Virchows Arch. path. Anat. 324, 489–508 (1953).
Mowry, R. W., Rodenbough, J. W.: Comparison of two improved methods for the diagnosis of amyloidosis: dichroism after alkaline Congo red stain vs. fluorescence after the thioflavine T stain. Amer. J. Path. 44, 15a (1964).
Pearse, A. G. E.: Histochemistry. Theoretical and applied. London: J. and A. Churchill Ltd. 1960.
Puchtler, H., Sweat, F., Levine, M.: On the binding of Congo red by amyloid. J. Histochem. Cytochem. 10, 355–364 (1962).
Ravid, M., Gafni, J., Sohar, E., Missmahl, H.-P.: Incidence and origin of non-systemic microdeposits of amyloid. J. clin. Path. 20, 15 (1967).
Reissenweber, N. J., Decavo, J.: Dichroism with Congo red. A specific test for amyloid. Virchows Arch. Abt. A 347, 254–259 (1969).
Romhányi, G.: Über die submikroskopische Struktur des Amyloids. Zbl. allg. Path. path. Anat. 80, 411 (1943).
—— Über die submikroskopische Struktur des Amyloid. Schweiz. Z. Path. (Path. Microbiol.) 12, 253–262 (1949).
—— Zur Frage der submikroskopischen Struktur des Amyloids. Zbl. allg. path. Path. Anat. 95, 130–138 (1956).
--Über topooptische Reaktionen und ihre Bedeutung für die submikroskopische Strukturforschung. Internat. Symp. Die heutige Stellung der Morphologie in Biologie und Medizin, Berlin, 1968.
—— Deák, G.: The submicroscopic structure of collagen fibres as revealed by topooptical staining reactions with cationic dyes. Acta morph. Acad. Sci. hung. 15, 147–161 (1967).
—— —— Anna Bukovinszky: Collagen-specific topooptical staining reaction with Congo -red and its ultrastructural interpretation. Acta morph. Acad. Sci. hung. 18, 261–282 (1970).
Schwartz, Ph., Kurucz, J., Kurucz, A.: Morphologische und pathogenetische Untersuchungen über Veränderungen im Greisenalter. Zbl. allg. Path. path. Anat. 106, 310–332 (1964).
Vassar, P. S., Culling, C. F. A.: Fluorescent stains with special reference to amyloid and connective tissue. Arch. Path. 68, 487–498 (1959).
Wälchli, O.: Die Einlagerung von Kongorot in Zellulose. Thesis. Solothurn (1945).
Wolman, M., Bubis, J. J.: The cause of the green polarization color of amyloid stained with Congo red. Histochemie 4, 351–356 (1965).
Zucker-Franklin, D., Franklin, E. C.: Intracellular localization of human amyloid by fluorescence and electron microscopy. Amer. J. Path. 59, 23 (1970).
Author information
Authors and Affiliations
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Romhányi, G. Selective differentiation between amyloid and connective tissue structures based on the collagen specific topo-optical staining reaction with Congo red. Virchows Arch. Abt. A Path. Anat. 354, 209–222 (1971). https://doi.org/10.1007/BF00544254
Received:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF00544254