Metacromasia

La metacromasia (var. metacromasia ) es un fenómeno en el que un tejido biológico se tiñe de un color diferente al del colorante original aplicado. Ocurre cuando los colorantes se unen a sustancias tisulares llamadas cromótropos. ^{[ 1 ]} Por ejemplo, el azul de toluidina se vuelve azul oscuro (con un rango de color de azul a rojo que depende del contenido de glicosaminoglicanos ) cuando se une al cartílago . Otras tinciones metacromáticas ampliamente utilizadas incluyen la familia de tinciones de Romanowsky que también contienen colorantes de tiazina: el núcleo de la célula blanca se tiñe de púrpura, los gránulos de basófilos de magenta intenso, mientras que el citoplasma (de las células mononucleares) se tiñe de azul, lo que se denomina efecto Romanowsky . La ausencia de cambio de color en la tinción se denomina ortocromasia .

El mecanismo subyacente de la metacromasia requiere la presencia de polianiones en el tejido. Cuando estos tejidos se tiñen con una solución de colorante básico concentrada, como el azul de toluidina, las moléculas de colorante unidas se encuentran lo suficientemente cerca como para formar agregados diméricos y poliméricos. Los espectros de absorción de luz de estos agregados de colorante apilados difieren de los de las moléculas de colorante monoméricas individuales. Las estructuras celulares y tisulares que presentan altas concentraciones de grupos sulfato y fosfato ionizados —como la sustancia fundamental del cartílago, los gránulos que contienen heparina de los mastocitos y el retículo endoplasmático rugoso de las células plasmáticas— exhiben metacromasia. Esto depende de la densidad de carga de los aniones sulfato y carboxilato negativos en el glicosaminoglicano (GAG). El polianión del GAG estabiliza las moléculas de colorante apiladas y cargadas positivamente, lo que produce un desplazamiento espectral a medida que se superponen los orbitales π del doble enlace conjugado de las moléculas de colorante adyacentes. Cuanto mayor sea el grado de apilamiento, mayor será el desplazamiento metacromático. Así, el ácido hialurónico , al carecer de grupos sulfato y presentar una densidad de carga moderada, provoca una ligera metacromasia; el sulfato de condroitina, con un residuo de sulfato adicional por dímero de sacárido GAG, es un sustrato metacromático eficaz, mientras que la heparina, con su sulfatación adicional en el nitrógeno, es fuertemente metacromática. Por consiguiente, el azul de toluidina aparecerá de color púrpura a rojo al teñir estos componentes.

Las propiedades metacromáticas del azul de dimetilmetileno, un colorante de tiazina estrechamente relacionado con el azul de toluidina, se han aprovechado para analizar glicosaminoglicanos extraídos del cartílago y otros tejidos conectivos. El pico de absorción se desplaza de aproximadamente 630  nm (absorción roja, por lo tanto, color azul) a aproximadamente 530  nm en presencia de GAG. El método original de Humbel y Etringer fue desarrollado posteriormente por otros investigadores para crear un reactivo de azul de dimetilmetileno estable y de amplio uso.

Aunque la metacromasia fue observada y descrita desde 1875 por Cornil , Ranvier y otros, fue el científico alemán Paul Ehrlich (1854-1915) quien le dio nombre y la estudió con mayor profundidad. La comprensión moderna de la metacromasia fue impulsada por el histólogo belga Lucien Lison , quien la estudió entre 1933 y 1936 y determinó su valor en la cuantificación de ésteres de sulfato de alto peso molecular . También estudió la metacromasia de los ácidos nucleicos . Más recientemente, Karlheinz Toepfer publicó en 1970 desplazamientos espectrales con el aumento de la concentración de los colorantes de tiazina que coincidían con los espectros de mezclas de colorante y heparina, demostrando claramente que la metacromasia, correspondiente al color del cartílago teñido, podía reproducirse mediante una alta concentración del colorante solo en solución. Por lo tanto, la proximidad de las moléculas del colorante fue el parámetro clave para definir la metacromasia. Otro ejemplo de colorante metacromático (fluorocromo) es la naranja de acridina. En determinadas condiciones, tiñe los ácidos nucleicos monocatenarios emitiendo fluorescencia roja (luminiscencia roja), mientras que cuando interactúa con ácidos nucleicos bicatenarios produce fluorescencia verde. ^{[ 2 ]}

• Bergeron JA, Singer M. (1958) Metacromasia: una reevaluación experimental y teórica . J Cell Biol 4:433-457.
• Lison L, Mutsaars W. (1950) Metacromasia de los ácidos nucleicos . Quart. J. Microscop. Sci. 91: 309–314.
• Toepfer K. (1970) Die Thiazinefarbstoffe. "Prog. Histochem. Cytochem." 1(5): 1–76.
• Humbel R, Etringer S. (1974) Método colorimétrico para el ensayo de glicosaminoglicanos sulfatados. "Rev. Roumaine de Biochemie." 11: 21–24.
• Farndale R, Buttle DJ, Barrett AJ. (1986) Mejora de la cuantificación y discriminación de glicosaminoglicanos sulfatados mediante el uso de azul de dimetilmetileno. Biochim. Biophys. Acta 883: 173-177