昆虫の複眼から得られるオンモクローム。物理化学的性質と抗酸化活性

Ommochromes from the Compound Eyes of Insects: Physicochemical Properties and Antioxidant Activity.

• A E Dontsov
• N L Sakina
• M A Yakovleva
• A I Bastrakov
• I G Bastrakova
• A A Zagorinsky
• N A Ushakova
• T B Feldman
• M A Ostrovsky

抄録

本研究の目的は、昆虫の複眼に含まれるオンモクロームをスクリーニングし、その抗酸化活性を比較検討することである。昆虫の複眼からオンモクロームを調製量で単離した。ストラトミー科，スフィンギング科，ブラバー科，アクリッド科，テネブリオン科の5科の昆虫からオンモクロームを分取量で単離した。昆虫種に応じて、オムモクロームの収量（乾燥顔料重量）は組織湿重量の0.9〜5.4％であった。単離された顔料を高速液体クロマトグラフィーで分析したところ、オムマチン系列の複数のオムモクロームの混合物であった。単離されたオンモクロームは、435-450nmおよび520-535nmに発光極大値を持つ顕著な蛍光を示した;さらに、発光強度は過酸化水素でオンモクロームを酸化すると有意に増加した。その結果、g=2.0045-2.0048の一重項線、1.20-1.27mTの幅、高濃度の常磁性中心(10スピン/g乾燥重量以上)からなる安定なEPR信号が得られた。また、ルミノール、ヘモグロビン、過酸化水素を含むモデル系での化学発光の消光度から測定したところ、いずれのオンモクロームも高い抗ラジカル活性を示した。また、網膜色素上皮由来のリポフスチン顆粒の存在下では、可視光による視細胞外層の過酸化を強く抑制し、鉄/アスコルビン酸を介した脂質過酸化を抑制することが示された。得られた結果は、無脊椎動物におけるオモクロームの生物学的機能を理解し、酸化ストレスの発生に伴う病態の予防・治療のための薬理学的製剤の効率的な供給源として利用できる無脊椎動物種を同定する上で重要なものである。

The objective of this study was screening of ommochromes from the compound eyes of insects and comparison of their antioxidant properties. Ommochromes were isolated in preparative quantities from insects of five different families: Stratiomyidae, Sphingidae, Blaberidae, Acrididae, and Tenebrionidae. The yield of ommochromes (dry pigment weight) was 0.9-5.4% of tissue wet weight depending on the insect species. Isolated pigments were analyzed by high-performance liquid chromatography and represented a mixture of several ommochromes of the ommatin series. The isolated ommochromes displayed a pronounced fluorescence with the emission maxima at 435-450 nm and 520-535 nm; furthermore, the emission intensity increased significantly upon ommochrome oxidation with hydrogen peroxide. The ommochromes produced a stable EPR signal consisting of a singlet line with g = 2.0045-2.0048, width of 1.20-1.27 mT, and high concentration of paramagnetic centers (> 10 spin/g dry weight). All the investigated ommochromes demonstrated high antiradical activity measured from the degree of chemiluminescence quenching in a model system containing luminol, hemoglobin, and hydrogen peroxide. The ommochromes strongly inhibited peroxidation of the photoreceptor cell outer segments induced by visible light in the presence of lipofuscin granules from the human retinal pigment epithelium, as well as suppressed iron/ascorbate-mediated lipid peroxidation. The obtained results are important for understanding the biological functions of ommochromes in invertebrates and identifying invertebrate species that could be used as efficient sources of ommochromes for pharmacological preparations to prevent and treat pathologies associated with the oxidative stress development.