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Exploration of the pathways that facilitate malnutrition-induced cognitive decline.

Research Project

Project/Area Number 19K22835
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 59:Sports sciences, physical education, health sciences, and related fields
Research InstitutionNational Center for Geriatrics and Gerontology

Principal Investigator

Taguchi Akiko  国立研究開発法人国立長寿医療研究センター, ジェロサイエンス研究センター, 部長 (80517186)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 王 蔚  国立研究開発法人国立長寿医療研究センター, 統合加齢神経科学研究部, 研究員 (00845167)
柴山 雄大  国立研究開発法人国立長寿医療研究センター, ジェロサイエンス研究センター, 特任研究員 (60907955)
Project Period (FY) 2019-06-28 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Keywords低栄養 / 認知症 / 体重減少 / 高齢期 / 栄養代謝障害 / インスリンシグナル / 認知機能 / 栄養代謝 / 糖代謝調節経路 / ライフステージの変遷 / 自律神経症状
Outline of Research at the Start

中年期以降での高脂肪食摂取による肥満・生活習慣病が認知症の危険因子であることに対して、後期高齢期における食欲低下・低栄養に伴う体重低下も認知症を引き起こす重要な要因であることが明らかとなって来ている事から、本研究では、栄養状態の変化が異なるライフステージの個体の代謝、認知機能へ与える影響について解析を行い、根本的な認知症の発症機構を明らかにすることを目的としており、研究結果が新規の認知症予防および治療法の開発へと繋がることを目標としている。

Outline of Final Research Achievements

We found that low protein diet (LPD)- wild-type (WT) mice showed significant weight loss by middle age, but no abnormalities in glucose metabolism. On the other hand, LPD induced impaired thermoregulation and altered spontaneous activity in WT mice after middle age. Our results showed that specific phosphorylation changes of insulin receptor substrate 1 (IRS1) found in the postmortem brains of Alzheimer's disease patients are accelerated with age-related cognitive decline, and LPD promotes specific phosphorylation changes of IRS1 induced by aging. Furthermore, significant alterations in insulin sensitivity and blood glucose levels occurred in mice after conversion from LPD to a normal diet.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

高齢期の低栄養は短期間で認知症を誘導する重要な要因であることが海外から報告されているにも関わらず、国内での研究はまだ盛んでは無く、低栄養と認知症の関係を規定する分子機序も不明である。低栄養が認知機能および脳インスリンシグナルへ影響を与えること、さらに、臨床研究結果を支持するものとして、低栄養を普通食に変えた後に栄養エネルギー代謝に異常が観察されることを明らかにした点は学術的意義が大きい。今回の研究成果を基盤に、低栄養の詳細な成分やバランスおよび脳と末梢組織の連関や体系的な変化について今後更に検討することで、未知の認知機能調節機序の解明と新たな創薬シーズの発見に繋がる可能性が考えられる。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (41 results)

All 2022 2021 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Open Access: 5 results,  Peer Reviewed: 6 results) Presentation (31 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 8 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Johns Hopkins University Sch Med/Harvard Medical School(米国)

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  • [Journal Article] Young APPKI NL-G-F/NL-G-F mice display high-fat diet-induced metabolic disturbances and specific disorders associated with brain energy homeostasis.2021

    • Author(s)
      Wang W, Tanokashira D, Maruyama M, Kuroiwa C, Saito T, Saido TC, Taguchi A.
    • Journal Title

      BioRxiv

      Volume: -

    • DOI

      10.1101/2021.12.21.473697

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    • Open Access
  • [Journal Article] Irs2 deficiency alters hippocampus-associated behaviors during young adulthood.2021

    • Author(s)
      Tanokashira D, Wang W, Maruyama M, Kuroiwa C, White MF, Taguchi A.
    • Journal Title

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      Volume: 559 Pages: 148-154

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2021.04.101

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  • [Journal Article] 精神神経疾患と栄養エネルギー代謝障害2021

    • Author(s)
      田口明子,石塚公子.
    • Journal Title

      実験医学

      Volume: 39(9) Pages: 1331-1336

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  • [Journal Article] From population to neuron: exploring common mediators for metabolic problems and mental illnesses2020

    • Author(s)
      Takayanagi Yoichiro、Ishizuka Koko、Laursen Thomas M.、Yukitake Hiroshi、Yang Kun、Cascella Nicola G.、Ueda Shuhei、Sumitomo Akiko、Narita Zui、Horiuchi Yasue、Niwa Minae、Taguchi Akiko、White Morris F.、Eaton William W.、Mortensen Preben B.、Sakurai Takeshi、Sawa Akira
    • Journal Title

      Molecular Psychiatry

      Volume: - Issue: 8 Pages: 3931-3942

    • DOI

      10.1038/s41380-020-00939-5

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  • [Journal Article] 代謝・神経機能障害と脳内インスリンシグナル;The relations between neural insulin signaling and metabolic and neural dysfunctions2019

    • Author(s)
      田口明子
    • Journal Title

      日本老年医学会誌

      Volume: 56 Pages: 234-240

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  • [Journal Article] Involvement of insulin receptor substrates in cognitive impairment and Alzheimer's disease.2019

    • Author(s)
      Tanokashira D, Fukuokaya W, Taguchi A.
    • Journal Title

      Neural Regen Res.

      Volume: Volume 14, Issue 8 Issue: 8 Pages: 1330-1334

    • DOI

      10.4103/1673-5374.253535

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  • [Journal Article] Serine Phosphorylation of IRS1 Correlates with Aβ-Unrelated Memory Deficits and Elevation in Aβ Level Prior to the Onset of Memory Decline in AD2019

    • Author(s)
      Wang W, Tanokashira D, Fukui Y, Maruyama M, Kuroiwa C, Saito T, SaidoTC and Taguchi A
    • Journal Title

      Nutrients

      Volume: 11(8) Issue: 8 Pages: 1942-1942

    • DOI

      10.3390/nu11081942

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  • [Presentation] Effects of glial insulin signaling deletion on cognitive functions2022

    • Author(s)
      Akiko Taguchi, Ryuhei Tsuji, Wei Wang, Daisuke Tanokashira, Megumi Maruyama, Chiemi Kuroiwa
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      第99回日本生理学会大会
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  • [Presentation] 2型糖尿病が脳インスリンシグナルとアルツハイマー病態に与える影響2022

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      辻竜平、田之頭大輔、王蔚、丸山めぐみ、黒岩智恵美、斉藤貴志、西道隆臣、田口明子
    • Organizer
      2022年日本農芸化学会
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  • [Presentation] IRS2 deficiency accompanied by type 2 diabetes exerts a negative impact on hippocampal-dependent cognitive function2021

    • Author(s)
      Daisuke Tanokashira ,Wei Wang, Megumi Maruyama, Chiemi Kuroiwa, Morris White, Akiko Taguchi
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      Society for Neuroscience
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  • [Presentation] 神経疾患と栄養エネルギー代謝障害 Neurological disorders and impaired nutritional energy metabolism2021

    • Author(s)
      田口明子
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      第75回日本栄養・食糧学会大会
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    • Invited
  • [Presentation] グリアインスリンシグナルを介した認知機能障害発症機序の解明2021

    • Author(s)
      田口明子、王蔚、田之頭大輔、丸山めぐみ、黒岩智恵美、Morris F White
    • Organizer
      第40回日本認知症学会学術集会
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  • [Presentation] 認知症の発症・進行における脳インスリンシグナル の役割2021

    • Author(s)
      田之頭大輔、王 蔚、丸山めぐみ、黒岩智恵美、斉藤貴志、西道隆臣、田口明子
    • Organizer
      第47回日本神経内分泌学会学術集会
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  • [Presentation] グリア細胞インスリンシグナルを介した代謝異常・認知機能障害発症機序 の解明2021

    • Author(s)
      王蔚、田之頭大輔、丸山めぐみ、黒岩智恵美、Morris F White, 田口明子
    • Organizer
      第63回日本老年医学会学術集会
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  • [Presentation] 栄養代謝および認知機能の調節におけるグリアインスリンシグナルの役割についての検討2021

    • Author(s)
      王蔚、田之頭大輔、丸山めぐみ、黒岩智恵美、Morris F White, 田口明子
    • Organizer
      第36回日本糖尿病合併症学会
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  • [Presentation] 脳IRS1修飾変化を介する認知機能障害の発症・進行機構の解明2021

    • Author(s)
      田之頭大輔、王 蔚、丸山めぐみ、黒岩智恵美、斉藤貴志、西道隆臣、田口明子
    • Organizer
      第44回日本分子生物学会年会
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  • [Presentation] Type2 diabetes-induced cognitive deterioration in AD is associated with IRS modifications but not with amyloid beta accumulation.2021

    • Author(s)
      Tanokashira D, Wang W, Maruyama M, Kuroiwa C, Kurachi H, Saito T, Saido TC, Taguchi A.
    • Organizer
      Society for Neuroscience Global Connectome
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      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Association of hippocampal insulin signaling with worsening cognitive impairment in Alzheimer's disease with type 2 diabetes.2021

    • Author(s)
      Wang W, Tanokashira D, Maruyama M, Kuroiwa C, Kurachi H, Saito T, Saido TC, Taguchi A.
    • Organizer
      The 98th Annual Meeting of The Physiological Society of Japan/ the 126th Annual Meeting of The Japanese Association of Anatomists
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 脳インスリンシグナルの変化を指標とした糖尿病によるアルツハイマー病増悪化前段階変化についての検討.2020

    • Author(s)
      王蔚、田之頭大輔、丸山めぐみ、黒岩智恵美、倉地秀明、斉藤貴志、西道隆臣、田口明子.
    • Organizer
      第5回NCGGサマーリサーチセミナー
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  • [Presentation] 認知機能障害発症におけるセリンリン酸化を介した海馬IRS1シグナルの変化.2020

    • Author(s)
      王蔚、田之頭大輔、福井裕介、丸山めぐみ、黒岩智恵美、斉藤貴志、西道隆臣、 田口明子.
    • Organizer
      第39回日本認知症学会
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  • [Presentation] 認知機能調節におけるグリアインスリンシグナルの役割.2020

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      王蔚、田之頭大輔、丸山めぐみ、黒岩智恵美、倉地秀明、田口明子.
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      第43回日本分子生物学会年会
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  • [Presentation] 認知機能調節におけるグリアインスリンシグナルの役割についての検討.2020

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      王蔚、田之頭大輔、丸山めぐみ、黒岩智恵美、田口明子.
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      第35回糖尿病合併症学会
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  • [Presentation] 海馬IRSシグナルを介した糖尿病によるアルツハイマー病増悪化機構2020

    • Author(s)
      田之頭大輔、王 蔚、福井裕介、丸山めぐみ、黒岩智恵美、斉藤貴志、西道隆臣、田口明子
    • Organizer
      第34回日本糖尿病・肥満動物学会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 認知機能低下におけるセリンリン酸化を介した海馬IRS1シグナルの変化2020

    • Author(s)
      王 蔚、田之頭大輔、福井裕介、丸山めぐみ、黒岩智恵美、斉藤貴志、西道隆臣、田口明子
    • Organizer
      第34回日本糖尿病・肥満動物学会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Modification of hippocampal IRS1 via Serine Phosphorylation Correlates with Aβ-Unrelated Memory Deficits2020

    • Author(s)
      Wei Wang, Daisuke Tanokashira, Yusuke Fukui, Megumi Maruyama, Chiemi Kuroiwa, Takashi Saito, Takaomi C.Saido and Akiko Taguchi
    • Organizer
      Adult Neurogenesis Meeting 2020
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  • [Presentation] Metformin enhances adult neurogenesis and memory function through hippocampal IRS1 signaling independent of the hypoglycemic effect2019

    • Author(s)
      Akiko Taguchi
    • Organizer
      10th World Gene Convention
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Antidiabetic medication enhances neurogenesis and memory function via hippocampal insulin signaling2019

    • Author(s)
      Akiko Taguchi
    • Organizer
      2019 International Conference on Biotechnology and Bioengineering
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Metformin enhances neurogenesis and memory function via hippocampal insulin signaling independent of the hypoglycemic effect2019

    • Author(s)
      Akiko Taguchi
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      8th Annual World Congress of Advanced Materials
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Metformin enhances neurogenesis and memory function via hippocampal insulin signaling independent of the hypoglycemic effect2019

    • Author(s)
      Akiko Taguchi
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      17th Annual Congress of International Drug Discovery Science and Technology
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Phosphorylation of specific serine sites on hippocampal insulin receptor substrate 1 is associated with Alzheimer's disease-unrelated memory deficit and -related pathology2019

    • Author(s)
      Daisuke Tanokashira, Yusuke Fukui, Wei Wang, Megumi Maruyama, Chiemi Kuroiwa, Takashi Saito, Takaomi C. Saido, Akiko Taguchi
    • Organizer
      Society for Neuroscience
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] アミロイドβ関連/非関連認知機能低下と脳インスリンシグナル :認知症発症既存仮説 vs.多様な潜在的機構2019

    • Author(s)
      田口明子
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      第2回B6J Aged研究会
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    • Invited
  • [Presentation] 糖代謝変容と高次脳機能障害を結ぶ潜在的経路としての脳インスリンシグナルの役割2019

    • Author(s)
      田口明子
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      第11回Stroke Science Academy
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    • Invited
  • [Presentation] 2型糖尿病による海馬IRSシグナル変化とアルツハイマー病態との連関2019

    • Author(s)
      田之頭大輔、王 蔚、福井裕介、丸山めぐみ、黒岩智恵美、斉藤貴志、西道隆臣、田口明子
    • Organizer
      第28回海馬と高次脳機能学会
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  • [Presentation] セリンリン酸化を介した海馬IRS1シグナルと認知機能障害の関係についての検討2019

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      王 蔚、田之頭大輔、福井裕介、丸山めぐみ、黒岩智恵美、斉藤貴志、西道隆臣、田口明子
    • Organizer
      第28回海馬と高次脳機能学会
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  • [Presentation] 2型糖尿病が海馬IRSシグナルおよびアルツハイマー病態へ与える影響2019

    • Author(s)
      田之頭大輔、王 蔚、福井裕介、丸山めぐみ、黒岩智恵美、斉藤貴志、西道隆臣、田口明子
    • Organizer
      第34回日本糖尿病合併症学会
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  • [Presentation] 認知機能障害発症における海馬IRS1セリンリン酸化の役割2019

    • Author(s)
      王 蔚、田之頭大輔、福井裕介、丸山めぐみ、黒岩智恵美、斉藤貴志、西道隆臣、田口明子
    • Organizer
      第34回日本糖尿病合併症学会
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  • [Presentation] 2型糖尿病による海馬IRSシグナルの変化とアルツハイマー病態増悪化との連関2019

    • Author(s)
      田之頭大輔、王 蔚、福井裕介、丸山めぐみ、黒岩智恵美、斉藤貴志、西道隆臣、田口明子
    • Organizer
      第38回日本認知症学会
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  • [Presentation] 認知機能低下における海馬IRS1セリンリン酸化の役割2019

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      王蔚、田之頭大輔、福井裕介、丸山めぐみ、黒岩智恵美、斉藤貴志、西道隆臣、田口明子
    • Organizer
      第42回日本分子生物学会
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  • [Remarks] インスリン作用経路分子の欠損変異が2型糖尿病とともに認知機能障害を誘導することを発見しました

    • URL

      https://www.ncgg.go.jp/ri/report/20210622.html

    • Related Report
      2021 Annual Research Report

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Published: 2019-07-04   Modified: 2024-01-30  

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