เมตาโครมาเซีย (หรือเมตาโครมาซี ) เป็นปรากฏการณ์ที่เนื้อเยื่อทางชีวภาพย้อมติดสี ที่แตกต่าง จากสีย้อมดั้งเดิมที่ใช้ เกิดขึ้นเมื่อสีย้อมจับกับสารในเนื้อเยื่อที่เรียกว่าโครโมโทรป^{[ 1 ]}ตัวอย่างเช่นโทลูอิดีนบลูจะกลายเป็นสีน้ำเงินเข้ม (โดยมีช่วงสีตั้งแต่สีน้ำเงินถึงสีแดงขึ้นอยู่กับ ปริมาณ ไกลโคซามิโนไกลแคน ) เมื่อจับกับกระดูกอ่อน สีย้อมเมตาโครมาติกที่ใช้กันอย่างแพร่หลายอื่นๆ ได้แก่ ตระกูลสีย้อมโรมานอฟสกีซึ่งมีสีย้อมไทอะซีนเช่นกัน: นิวเคลียสของเซลล์เม็ดเลือดขาวจะย้อมติดสีม่วง เม็ดเบโซฟิลจะย้อมติดสีม่วงแดงเข้ม ในขณะที่ไซโตพลาสซึม (ของเซลล์โมโนนิวเคลียร์) จะย้อมติดสีน้ำเงิน ซึ่งเรียกว่าปรากฏการณ์โรมานอฟสกี การไม่มีการเปลี่ยนแปลงสีในการย้อมเรียกว่าออร์โธโครมาเซีย

กลไกพื้นฐานของเมตาโครมาเซียจำเป็นต้องมีโพลีแอนไอออนอยู่ภายในเนื้อเยื่อ เมื่อเนื้อเยื่อเหล่านี้ถูกย้อมด้วยสารละลายสีย้อมพื้นฐานเข้มข้น เช่น โทลูอิดีนบลู โมเลกุลสีย้อมที่จับกันจะอยู่ใกล้กันมากพอที่จะก่อตัวเป็นกลุ่มไดเมอร์และพอลิเมอร์ สเปกตรัมการดูดกลืนแสงของกลุ่มสีย้อมที่เรียงซ้อนกันเหล่านี้จะแตกต่างจากสเปกตรัมของโมเลกุลสีย้อมโมโนเมอร์แต่ละตัว โครงสร้างเซลล์และเนื้อเยื่อที่มีความเข้มข้นสูงของกลุ่มซัลเฟตและฟอสเฟตที่แตกตัวเป็นไอออน เช่น สารพื้นฐานของกระดูกอ่อน เม็ดเฮปารินในเซลล์มาสต์ และร่างแหเอนโดพลาสมิกหยาบของเซลล์พลาสมา จะแสดงเมตาโครมาเซีย ซึ่งขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของประจุลบของแอนไอออนซัลเฟตและคาร์บอกซิเลตในไกลโคซามิโนไกลแคน (GAG) โพลีแอนไอออนของ GAG จะทำให้โมเลกุลสีย้อมที่มีประจุบวกที่เรียงซ้อนกันมีความเสถียร ส่งผลให้เกิดการเลื่อนของสเปกตรัมเนื่องจากวงโคจร π ของพันธะคู่ที่เชื่อมต่อกันของโมเลกุลสีย้อมที่อยู่ติดกันซ้อนทับกัน ยิ่งมีการเรียงซ้อนกันมากเท่าใด การเลื่อนของเมตาโครมาเซียก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้นกรดไฮยาลูรอนิก ซึ่งไม่มีหมู่ซัลเฟตและมีความหนาแน่นของประจุปานกลาง จึงทำให้เกิดเมตาโครมาเซียเพียงเล็กน้อย คอนดรอยตินซัลเฟต ซึ่งมีหมู่ซัลเฟตเพิ่มเติมต่อไดเมอร์ของแซคคาไรด์ GAG หนึ่งหมู่ จึงเป็นสารตั้งต้นเมตาโครมาเซียที่มีประสิทธิภาพ ในขณะที่เฮปาริน ซึ่งมีหมู่ N-ซัลเฟตเพิ่มเติม จะทำให้เกิดเมตาโครมาเซียอย่างรุนแรง ดังนั้น โทลูอิดีนบลูจึงจะปรากฏเป็นสีม่วงถึงแดงเมื่อย้อมส่วนประกอบเหล่านี้

คุณสมบัติเมตาโครมาติกของไดเมทิลเมทิลีนบลู ซึ่งเป็นสีย้อมไทอะซีนที่มีความสัมพันธ์ใกล้เคียงกับโทลูอิดีนบลู ได้ถูกนำมาใช้ในการวิเคราะห์ไกลโคซามิโนไกลแคนที่สกัดจากกระดูกอ่อนและเนื้อเยื่อเกี่ยวพันอื่นๆ จุดสูงสุดของการดูดกลืนแสงจะเลื่อนจากประมาณ 630 นาโนเมตร (การดูดกลืนแสงสีแดง ดังนั้นจึงเป็นสีน้ำเงิน) ไปเป็นประมาณ 530 นาโนเมตรเมื่อมี GAG อยู่ การวิเคราะห์แบบดั้งเดิมของฮัมเบลและเอทริงเกอร์ได้รับการพัฒนาโดยผู้อื่นเพื่อสร้างรีเอเจนต์ไดเมทิลเมทิลีนบลูที่มีความเสถียรและใช้งานได้อย่างกว้างขวาง

แม้ว่าปรากฏการณ์เมตาโครมาเซียจะถูกสังเกตและอธิบายมาตั้งแต่ปี 1875 โดยคอร์นิลรานเวียร์และคนอื่นๆ แต่ก็เป็นนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันพอล เออร์ลิช (1854-1915) ที่ตั้งชื่อและศึกษาปรากฏการณ์นี้อย่างละเอียดมากขึ้น ความเข้าใจสมัยใหม่เกี่ยวกับเมตาโครมาเซียได้รับการพัฒนาโดยนักเนื้อเยื่อวิทยาชาวเบลเยียมลูเซียน ลิซงซึ่งศึกษาปรากฏการณ์นี้ระหว่างปี 1933 ถึง 1936 และยืนยันคุณค่าของมันในการหาปริมาณเอสเทอร์ ซัลเฟตที่มี น้ำหนักโมเลกุลสูงเขายังศึกษาเมตาโครมาเซียของกรดนิวคลีอิกด้วย เมื่อไม่นานมานี้ คาร์ลไฮนซ์ โทปเฟอร์ ได้ตีพิมพ์ในปี 1970 เกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสเปกตรัมเมื่อความเข้มข้นของสีย้อมไทอะซีนเพิ่มขึ้น ซึ่งตรงกับสเปกตรัมของส่วนผสมสีย้อมกับเฮปาริน แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าเมตาโครมาเซีย ซึ่งสอดคล้องกับสีของกระดูกอ่อนที่ย้อมสี สามารถสร้างขึ้นใหม่ได้โดยใช้สีย้อมที่มีความเข้มข้นสูงเพียงอย่างเดียวในสารละลาย ดังนั้น ความใกล้ชิดของโมเลกุลสีย้อมจึงเป็นพารามิเตอร์สำคัญในการกำหนดเมตาโครมาเซีย อีกตัวอย่างหนึ่งของสีย้อมเมตาโครมาติก (ฟลูออโรโครม) คือ อะคริดีนออเรนจ์ ภายใต้เงื่อนไขบางประการ มันจะย้อมกรดนิวคลีอิกสายเดี่ยวให้เรืองแสงสีแดง (การเรืองแสงสีแดง) ในขณะที่เมื่อทำปฏิกิริยากับกรดนิวคลีอิกสายคู่จะให้การเรืองแสงสีเขียว^{[ 2 ]}

• Bergeron JA, Singer M. (1958) Metachromasy: การประเมินใหม่เชิงทดลองและทฤษฎี J Cell Biol 4:433-457
• Lison L, Mutsaars W. (1950) Metachromasy ของกรดนิวคลีอิก Quart . J. Microscop. Sci. 91: 309–314.
• Toepfer K. (1970) ตาย Thiazinefarbstoffe. "โปร. ฮิสโตเคม. ไซโตเคม" 1(5): 1–76.
• Humbel R, Etringer S. (1974) วิธีการวัดสีสำหรับการวิเคราะห์ไกลโคซามิโนไกลแคนที่มีซัลเฟต "Rev. Roumaine de Biochemie." 11: 21–24.
• Farndale R, Buttle DJ, Barrett AJ. (1986) การหาปริมาณและการจำแนกไกลโคซามิโนไกลแคนที่มีซัลเฟตที่ดีขึ้นโดยใช้ไดเมทิลเมทิลีนบลู Biochim. Biophys. Acta 883: 173-177