メタクロマジア

メタクロマジー（異色染色法）は、生物組織で起こる染色の特徴的な色の変化であり、特定の染料がこれらの組織内に存在するクロモトロープと呼ばれる特定の物質と結合したときに現れる。例えば、トルイジンブルーは、軟骨に結合すると濃い青色（グリコサミノグリカン含有量に応じて青から赤の範囲）になる。他の広く使用されている異色染色には、チアジン染料も含むロマノフスキー染色のファミリーがあり、白血球の核は紫色に、好塩基球顆粒は濃いマゼンタ色に、細胞質（単核細胞）は青に染まり、ロマノフスキー効果と呼ばれる。染色で色の変化がないことは、オルソクロマジーと呼ばれる。

メタクロマジーの基本的なメカニズムには、組織内にポリアニオンが存在することが必要である。これらの組織をトルイジンブルーなどの濃縮塩基性染料溶液で染色すると、結合した染料分子は十分に接近し、二量体および高分子凝集体を形成する。これらの積み重ねられた染料凝集体の光吸収スペクトルは、個々の単量体染料分子のものと異なる。軟骨の基質、肥満細胞のヘパリン含有顆粒、形質細胞の粗面小胞体など、イオン化した硫酸基およびリン酸基の濃度が高い細胞および組織構造は、メタクロマジーを示す。これは、グリコサミノグリカン (GAG) 内の負の硫酸アニオンおよびカルボキシレートアニオンの電荷密度に依存する。GAG ポリアニオンは、積み重ねられた正に帯電した染料分子を安定化し、隣接する染料分子の共役二重結合 π 軌道が重なり合うため、スペクトルシフトが生じる。積み重ねの度合いが大きいほど、メタクロマジーシフトも大きくなる。したがって、硫酸基を欠き、電荷密度が中程度であるヒアルロン酸は、軽度の異染性を引き起こします。GAG 糖二量体ごとに追加の硫酸残基を持つコンドロイチン硫酸は、効果的な異染性基質ですが、さらに N 硫酸化されたヘパリンは、強力な異染性です。したがって、トルイジンブルーは、これらの成分を染色すると、紫から赤に見えます。

トルイジンブルーと近縁のチアジン染料であるジメチルメチレンブルーの異色特性は、軟骨やその他の結合組織から抽出されたグリコサミノグリカンの分析に利用されてきました。GAG が存在すると、吸収ピークは約 630 nm (赤色吸収、したがって青色) から約 530 nm にシフトします。Humbel と Etringer の元の分析は、安定して広く使用されているジメチルメチレンブルー試薬を作成するために他の人によって開発されました。

メタクロマジーは1875年以来、コルニール、ランヴィエらによって観察され記述されていたが、これに名前を付け、より広範囲に研究したのはドイツの科学者パウル・エールリッヒ（1854-1915）であった。メタクロマジーの現代的な理解は、1933年から1936年にかけてメタクロマジーを研究し、高分子量の硫酸エステルの定量的測定におけるその価値を確かめたベルギーの組織学者ルシアン・リゾンによって進められた。彼はまた、核酸のメタクロマジーも研究した。より最近では、カールハインツ・テプファーが1970年に、チアジン染料の濃度が上昇するにつれてスペクトルがシフトし、それが染料とヘパリンとの混合物のスペクトルと一致することを発表し、染色された軟骨の色に対応するメタクロマジーは、溶液中の染料のみの高濃度によって再現できることを明確に示した。したがって、染料分子の近接性がメタクロマジーを定義する上での重要なパラメーターであった。メタクロマチック染料（蛍光色素）のもう一つの例はアクリジンオレンジです。特定の条件下では一本鎖核酸を赤色蛍光（赤色発光）で染色しますが、二本鎖核酸と相互作用すると緑色蛍光を発します。^[1]

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