補酵素型ビタミンB12の脳内動態と睡眠・覚醒における機能解明

• Project/Area Number: 21K11649
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 59040:Nutrition science and health science-related
• Research Institution: Osaka Metropolitan University (2022); Osaka Prefecture University (2021)
• Principal Investigator: 竹中 重雄 大阪公立大学, 大学院生活科学研究科, 教授 (10280067)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2021: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: ビタミンB12 / 補酵素型 / LCMS / 睡眠 / 覚醒

Outline of Research at the Start

B12の欠乏は高齢になるにしたがって顕著に増加することが示唆されており、特に認知機能との関連性が指摘されるが、脳内におけるそれぞれの補酵素型の動態は明らかではない。そこで、本研究においては補酵素型を含めたB12の体内動態、特に脳内の動態を明らかにすることを目的にする。そのことはB12の関与する複数の病的症状の発症機構や生理機能を解明する基盤となると考える。そして認知症のリスクが増大するとされるB12不足や欠乏は、どのようなB12補酵素型の動態に影響するのかを明らかにし、ブラックボックスであった補酵素型B12の代謝と様々な疾患リスクが増加するメカニズムを解き明かしたい。

Outline of Annual Research Achievements

ビタミンB12（B12）は必須栄養素であり，その欠乏によって悪性貧血が引き起こされる。一方で，その不足によって様々な神経疾患が惹起されることが報告されているが，その分子機構には不明な点が多い。その一例として，B12の処方が概日リズムの維持に有効であるとした報告や脳内におけるB12量が日内変動することが報告されている。しかしながら，その実態は未解明なままである。
申請者はラット脳内B12の日内変動を検討した結果，既報と一定の整合性を有した結果を得ることができた。本研究において，脳内の補酵素型B12の動態を明らかにし，その睡眠覚醒における生物学的機能を明らかにすることを目的に，初年度はLCMS/MSを用いた補酵素型B12定量システムの構築を試みた。しかしながら，LCMS/MSを用いた補酵素型B12の同時定量法を開発したが，装置性能から脳内B12含有量を検討することは難しいことが明らかになった。そこで，LCMS/MSを用いた更なる検出感度の向上を検討したが，十分な感度を得ることはできなかった。一方で，検出感度が高い微生物法による検討を実施した結果，メチル基を上方配位子とする補酵素型B12が脳内において変動する結果を得た。また，B12欠乏状態における代謝変動を明らかにすることを目的にGCMS/MSによるメタボリックプロファイリング実験法を確立し，代謝変動の検討への適用を試み，欠乏時の代謝変動を明らかにすることができた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

脳内補酵素型B12をLCMS/MSによって明らかにすることは，装置の検出感度から困難であると結論し，微生物法による検討に切り換え，補酵素型B12の変動を明らかにすることができた。

Strategy for Future Research Activity

脳内における補酵素型B12の変動を検証した結果，メチルB12の変動を確認することができた。この結果はメチルB12が脳ならびに神経細胞において重要なファクターとして機能することを示唆するものである。そこで，代謝に及ぼす影響を明らかとするため，GCMS/MSによるメタボリックプロファイリングによる検討を実施する。そのため，B12欠乏動物を用いた検証実験を行い，期待される代謝変動の検出に成功した。また，動物において選択的にメチルB12量を変化させることは困難であるため，細胞を用いた検討を計画している。

Research Products

• [Presentation] 先天性ビタミンB12代謝異常症原因遺伝子群RNAiによるヒト神経芽細胞腫の分化抑制 (2022)
  • Author(s): 高松愛梨，岡本彩希，松村成暢，岩城俊雄，叶内宏明，竹中重雄
  • Organizer: 日本ビタミン学会
• [Presentation] Serum Metabolic Profiling of Rat Fed Folate and Vitamin B12 Depleted Diet (2022)
  • Author(s): Takenaka, S., Natsuhara, M., Fujita, K., Okamoto, S., Matsumura, S., Iwaki, T., Kanouchi, H.,Tanaka, M., Izawa, T., Kuwamura, M.
  • Organizer: International Conference of Nutrition
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 岡田直人、岡本彩希、叶内宏明、渡辺文雄、乾博、竹中重雄 (2021)
  • Author(s): ラット脳内ビタミンB12の日内変動
  • Organizer: 日本ビタミン学会