Автофлуоресценция — это естественное излучение света биологическими структурами, такими как митохондрии и лизосомы, при поглощении ими света, и используется для различения света, исходящего от искусственно добавленных флуоресцентных маркеров ( флуорофоров ). [1]
Наиболее часто наблюдаемыми аутофлуоресцентными молекулами являются НАДФН и флавины ; внеклеточный матрикс также может способствовать аутофлуоресценции из-за внутренних свойств коллагена и эластина . [1]
Как правило, белки, содержащие повышенное количество аминокислот триптофана , тирозина и фенилаланина , демонстрируют некоторую степень автофлуоресценции. [2]
Автофлуоресценция также встречается в небиологических материалах, содержащихся во многих бумагах и текстиле. Автофлуоресценция бумажных денег США была продемонстрирована как средство для различения поддельных денег от настоящих. [3]
Микроскопия
Мультиспектральное изображение ткани кишечника мыши , показывающее , как аутофлуоресценция может скрывать несколько сигналов флуоресценции.
Автофлуоресценция может быть проблематичной в флуоресцентной микроскопии . Светоизлучающие красители (например, флуоресцентно меченые антитела ) наносятся на образцы , чтобы обеспечить визуализацию определенных структур.
Автофлуоресценция мешает обнаружению определенных флуоресцентных сигналов, особенно когда интересующие сигналы очень тусклые — из-за этого становятся видимыми структуры, не представляющие интереса.
В некоторых микроскопах (в основном конфокальных ) можно использовать различное время жизни возбужденных состояний добавленных флуоресцентных маркеров и эндогенных молекул, чтобы исключить большую часть автофлуоресценции.
Автофлуоресцентная микроскопия сверхвысокого разрешения/оптическая наноскопия: изображение клеточных структур, невидимых при конфокальной световой микроскопии
В некоторых случаях автофлуоресценция может фактически освещать интересующие структуры или служить полезным диагностическим индикатором. [1]
Например, клеточная аутофлуоресценция может использоваться в качестве индикатора цитотоксичности без необходимости добавления флуоресцентных маркеров. [4]
Автофлуоресценцию кожи человека можно использовать для измерения уровня конечных продуктов гликирования (AGE), которые присутствуют в больших количествах при ряде заболеваний человека . [5]
Автофлуоресценция банановой кожуры при различных условиях освещения.
Микроскопия сверхвысокого разрешения SPDM выявила автофлуоресцентные клеточные объекты, которые не обнаруживаются в условиях обычной флуоресцентной визуализации. [7]
Автофлуоресцентные молекулы
Вещества, светящиеся в тканях животных, по таксономическому признаку светятся также и в тканях человека .
^ abc Monici, M. (2005). «Исследования и диагностические применения автофлуоресценции клеток и тканей». Biotechnology Annual Review . 11 : 227–256. doi :10.1016/S1387-2656(05)11007-2. ISBN9780444519528. PMID 16216779.
^ abcde Ментер, Джулиан М. (2006). «Температурная зависимость флуоресценции коллагена». Фотохимические и фотобиологические науки . 5 (4): 403–410. doi :10.1039/b516429j. PMID 16583021. S2CID 34205474.
^ Чиа, Томас; Левин, Майкл (17 ноября 2009 г.). «Обнаружение поддельных бумажных денег США с использованием времени жизни собственной флуоресценции». Optics Express . 17 (24): 22054–22061. Bibcode : 2009OExpr..1722054C. doi : 10.1364/OE.17.022054 . PMID 19997451.
^ Фрицше, М.; Мандениус, К. Ф. (сентябрь 2010 г.). «Подходы к зондированию на основе флуоресцентных клеток для тестирования токсичности». Anal Bioanal Chem . 398 (1): 181–191. doi :10.1007/s00216-010-3651-6. PMID 20354845. S2CID 22712460.
^ Gerrits, EG; Smit, AJ; Bilo, HJ (март 2009). «AGEs, аутофлюоресценция и функция почек». Nephrol. Dial. Transplant . 24 (3): 710–713. doi : 10.1093/ndt/gfn634 . PMID 19033250.
^ Mansfield, James R.; Gossage, Kirk W.; Hoyt, Clifford C.; Levenson, Richard M. (2005). «Удаление автофлуоресценции, мультиплексирование и автоматизированные методы анализа для флуоресцентной визуализации in vivo». Журнал биомедицинской оптики . 10 (4): 041207. Bibcode : 2005JBO....10d1207M. doi : 10.1117/1.2032458 . PMID 16178631. S2CID 35269802.
^ Кауфманн, Р.; Мюллер, П.; Хаусманн, М.; Кремер, К. (2010). «Визуализация внутриклеточных структур без меток с помощью локализационной микроскопии». Micron . 42 (4): 348–352. doi :10.1016/j.micron.2010.03.006. PMID 20538472.
^ ab Georgakoudi, I.; Jacobson, BC; Müller, MG; Sheets, EE; Badizadegan K.; Carr-Locke, DL; et al. (2002-02-01). "NAD(P)H и коллаген как in vivo количественные флуоресцентные биомаркеры эпителиальных предраковых изменений". Cancer Research . 62 (3): 682–687. PMID 11830520.
^ abcde Zipfel, WR; Williams, RM; Christie, R.; Nikitin, AY; Hyman, BT; Webb, WW (2003-06-10). "Микроскопия собственной эмиссии живых тканей с использованием возбуждаемой многофотонными источниками флуоресценции и генерации второй гармоники". Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 100 (12): 7075–7080. Bibcode : 2003PNAS..100.7075Z. doi : 10.1073/pnas.0832308100 . PMC 165832. PMID 12756303 .
^ Шёненбрюхер, Хольгер; Адхикари, Рамкришна; Мукерджи, Прасун; Кейси, Томас; Расмуссен, Марк; Майстрович, Франк; и др. (2008). «Метод на основе флуоресценции с использованием липофусцина для обнаружения в реальном времени тканей центральной нервной системы на тушах крупного рогатого скота». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии . 56 (15): 6220–6226. doi :10.1021/jf0734368. PMID 18620407.
^ Дональдсон, Ллойд; Уильямс, Нари (февраль 2018 г.). «Визуализация и спектроскопия природных флуорофоров в сосновых иголках». Растения . 7 (1): 10. doi : 10.3390/plants7010010 . PMC 5874599. PMID 29393922 .
^ Галлас, Джеймс М. и Эйснер, Мелвин (май 1987). «Флуоресценция меланина — зависимость от длины волны возбуждения и концентрации». Фотохимия и фотобиология . 45 (5): 595–600. doi :10.1111/j.1751-1097.1987.tb07385.x. S2CID 95703924.
