Metakromasi
Metakromasi (var. metachromasy ) är en karakteristisk förändring i färgen på färgning som utförs i biologiska vävnader , uppvisad av vissa färgämnen när de binder till särskilda ämnen som finns i dessa vävnader, kallade kromotroper. Till exempel toluidinblått mörkblått (med ett färgområde från blått-rött beroende på glykosaminoglykaninnehållet) när det binds till brosk . Andra mycket använda metakromatiska färger är de hematologiska Giemsa- och May-Grunwald-färgerna som också innehåller tiazinfärgämnen. Den vita cellkärnan färgar lila, basofila granuler intensivt magenta, medan cytoplasma (av mononukleära celler) färgas blått. Frånvaron av färgförändring vid färgning kallas ortokromasi .
Den underliggande mekanismen för metakromasi kräver närvaron av polyanjoner i vävnaden. När dessa vävnader färgas med en koncentrerad basisk färglösning, såsom toluidinblått, är de bundna färgämnesmolekylerna tillräckligt nära för att bilda dimera och polymera aggregat. Ljusabsorptionsspektra för dessa staplade färgämnesaggregat skiljer sig från de för de individuella monomera färgämnesmolekylerna. Cell- och vävnadsstrukturer som har höga koncentrationer av joniserade sulfat- och fosfatgrupper - såsom broskets grundsubstans, heparininnehållande granulat av mastceller och grovt endoplasmatiskt retikulum av plasmaceller - uppvisar metakromasi. Detta beror på laddningstätheten hos de negativa sulfat- och karboxylatanjonerna i glykosaminoglykanen (GAG). GAG-polyanjonen stabiliserar de staplade, positivt laddade färgämnesmolekylerna, vilket resulterar i en spektralförskjutning när de konjugerade dubbelbindnings-π-orbitalerna för intilliggande färgämnesmolekyler överlappar varandra. Ju högre grad av stapling, desto större metakromatisk förskjutning. Således orsakar hyaluronsyra, som saknar sulfatgrupper och med endast måttlig laddningstäthet, lätt metakromasi; kondroitinsulfat, med ytterligare en sulfatrest per GAG-sackariddimer, är ett effektivt metakromatiskt substrat, medan heparin, med ytterligare N-sulfatering, är starkt metakromatisk. Därför kommer toluidinblått att se lila till rött ut när det färgar dessa komponenter.
De metakromatiska egenskaperna hos dimetylmetylenblått, ett tiazinfärgämne som är nära besläktat med toluidinblått, har utnyttjats för att analysera glykosaminoglykaner extraherade från brosk och andra bindvävnader. Absorptionstoppen skiftar från cirka 630 nm (röd absorption, därför blå färg) till cirka 530 nm i närvaro av GAG. Humbel och Etringers ursprungliga analys utvecklades av andra för att skapa ett stabilt och allmänt använt dimetylmetylenblått reagens.
Även om metakromasi observerades och beskrevs sedan 1875, av Cornil , Ranvier och andra, var det den tyske vetenskapsmannen Paul Ehrlich (1854-1915) som gav sitt namn och studerade det mer utförligt. Den moderna förståelsen av metakromasi utvecklades av den belgiske histologen Lucien Lison , som studerade den mellan 1933 och 1936 och konstaterade dess värde i den kvantitativa bestämningen av sulfatestrar med hög molekylvikt . Han studerade också nukleinsyrors metakromasi . Mer nyligen publicerade Karlheinz Toepfer 1970 spektrala förändringar med ökande koncentration av tiazinfärgämnen som matchade spektra av färgämne:heparinblandningar, vilket tydligt visar att metakromasi, motsvarande färgen på färgat brosk, kunde reproduceras genom en hög koncentration av färgämnet enbart i lösning. Därför var närhet till färgämnesmolekylerna nyckelparametern för att definiera metakromasi. Ett annat exempel på metakromatisk färgämne (fluorokrom) är akridin orange. Under vissa förhållanden färgar den enkelsträngade nukleinsyror fluorescerande röda (röd luminescens), medan den när den interagerar med dubbelsträngade nukleinsyror ger grön fluorescens.
- ^ Darzynkiewicz Z, Kapuscinski J. (1990) "Akridin Orange, en mångsidig sond av nukleinsyror och andra cellbeståndsdelar." Kapitel i: Flödescytometri och sortering. Melamed MR, Mendelsohn M & Lindmo T (red), Alan R. Liss, Inc., New York. sid. 291-314. ISNBM 0-471-56235-1
Vidare läsning
- Bergeron JA, Singer M. (1958) Metachromasy: An Experimental and Theoretical Reevaluation . J Cell Biol 4:433-457.
- Lison L, Mutsaars W. (1950) Metakromasi av nukleinsyror . Quart. J. Microscop. Sci. 91: 309-314.
- Toepfer K. (1970) Die Thiazinefarbstoffe. "Prog. Histochem. Cytochem." 1(5): 1–76.
- Humbel R, Etringer S. (1974) Kolorimetrisk metod för analys av sulfaterade glykosaminoglykaner. "Rev. Roumaine de Biochemie." 11:21-24.
- Farndale R, Buttle DJ, Barrett AJ. (1986) Förbättrad kvantifiering och diskriminering av sulfaterade glykosaminoglykaner genom användning av dimetylmetylenblått. Biochim. Biophys. Acta 883: 173-177