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Elucidation of the molecular pathogenesis of schizophrenia based on a novel pentosidine-producing pathway

Research Project

Project/Area Number 22K07609
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 52030:Psychiatry-related
Research InstitutionTokyo Metropolitan Institute of Medical Science

Principal Investigator

鳥海 和也  公益財団法人東京都医学総合研究所, 精神行動医学研究分野, 主席研究員 (10549421)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywordsペントシジン / グルクロン酸 / 統合失調症
Outline of Research at the Start

代表者の所属する研究室では、統合失調症患者の約4割に終末糖化産物(AGEs)のひとつであるペントシジン(PEN)の蓄積を発見した。しかし、この統合失調症患者内で増加したPENの前駆物質が不明なため、PEN蓄積の適した細胞・動物モデルの構築がかなわず、PEN蓄積が神経系に与える影響については未知な点が多い。
我々は近年、PENの前駆物質として「グルクロン酸」を新たに同定した。本研究課題では、このグルクロン酸による新たなPEN合成経路を利用し、PEN蓄積細胞モデル及びマウスモデルを構築することで、PEN蓄積がどのような分子機序により統合失調症の病態に関与するのかを明らかにすることを目的とする。

Outline of Annual Research Achievements

昨年度までに作製したペントシジン(PEN)蓄積細胞モデルを用いて、細胞の形態やスパインの形態についての解析を行い、PEN蓄積によりスパインの形態に異常が生じていることを明らかにした。また、Akr1a1 KOマウスの解析では 血漿中にペントシジン(PEN)が蓄積することを明らかにし、PEN蓄積マウスモデルの確立に成功した。PEN蓄積マウスモデルは攻撃性の増加などの行動異常を呈し、その行動評価値は血中PEN値と相関することを明らかにした。
臨床医学的な解析においては、血中GlcA値と服薬量(クロルプロマジン換算抗精神病薬およびモル換算向精神薬)の相関を解析したところ、有意な差は認められなかった。さらに、PANSSのスコアを目的変数、GlcA値を説明変数とした回帰分析では、向精神薬服薬量を調整後も有意な関連は残った。これらの統合失調症患者におけるGlcA値の上昇が、服薬量にかかわらず、罹病期間および特異的症状の重症度と関連していることを示しており、統合失調症の病態生理におけるGlcAの関与の可能性を示唆している。
さらに、昨年度までに見出されたPEN合成阻害作用を持つ天然化合物の解析においては、既存のPEN合成阻害剤(ピリドキサミン)よりも高い阻害作用を示すこと、また合成されたPENを除去するのではなく、合成過程を阻害することを明らかにした。さらに、天然化合物のPEN合成阻害能は抗酸化能と有意に相関することが分かり、天然化合物がPEN合成における酸化プロセスを阻害することで、PEN合成を抑制している可能性が示唆された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

概ね順調である。本年度に予定していた、PEN蓄積細胞モデルの形態学的解析、またPEN蓄積マウスモデルの確立と行動学的な解析まで終えることができた。また、臨床学的な解析では、GlcAと関連のある臨床特徴を明らかにし、服薬の影響を考慮した解析まで行った。さらにPEN合成抑制能を持つ天然化合物については、その作用機序までを明らかにすることができた。

Strategy for Future Research Activity

最終年度となる次年度は、細胞モデルおよびマウスモデルを用いて、PEN蓄積が障害をもたらす分子機序についてさらに明らかにしていく。臨床医学的な解析およびPEN合成阻害化合物の探索に関する結果については、論文化を進めたい。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2024 2023 2022 Other

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

  • [Journal Article] Association of homocysteine with white matter dysconnectivity in schizophrenia2024

    • Author(s)
      Tabata Koichi、Son Shuraku、Miyata Jun、Toriumi Kazuya、Miyashita Mitsuhiro、Suzuki Kazuhiro、Itokawa Masanari、Takahashi Hidehiko、Murai Toshiya、Arai Makoto
    • Journal Title

      Schizophrenia

      Volume: 10 Issue: 1 Pages: 39-39

    • DOI

      10.1038/s41537-024-00458-0

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Association between enhanced carbonyl stress and decreased apparent axonal density in schizophrenia by multimodal white matter imaging2023

    • Author(s)
      Son Shuraku、Arai Makoto、Toriumi Kazuya、Andica Christina、Matsuyoshi Daisuke、Kamagata Koji、Aoki Shigeki、Kawashima Takahiko、Kochiyama Takanori、Okada Tomohisa、Fushimi Yasutaka、Nakamoto Yuji、Kobayashi Yuko、Murai Toshiya、Itokawa Masanari、Miyata Jun
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 13 Issue: 1 Pages: 12220-12220

    • DOI

      10.1038/s41598-023-39379-w

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Glucuronic acid is a novel source of pentosidine, associated with schizophrenia2023

    • Author(s)
      Toriumi Kazuya、Iino Kyoka、Ozawa Azuna、Miyashita Mitsuhiro、Yamasaki Syudo、Suzuki Kazuhiro、Sugawa Hikari、Tabata Koichi、Yamaguchi Satoshi、Usami Satoshi、Itokawa Masanari、Nishida Atsushi、Nagai Ryoji、Kamiguchi Hidenori、Arai Makoto
    • Journal Title

      Redox Biology

      Volume: 67 Pages: 102876-102876

    • DOI

      10.1016/j.redox.2023.102876

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Urinary exosomal microRNAs as predictive biomarkers for persistent psychotic-like experiences2023

    • Author(s)
      Tomita Y, Suzuki K, Yamasaki S, Toriumi K, Miyashita M, Ando S, Endo K, Yoshikawa A, Tabata K, Usami S, Hiraiwa-Hasegawa M, Itokawa M, Kawaji H, Kasai K, Nishida A, Arai M.
    • Journal Title

      Schizophrenia

      Volume: 9 Issue: 1 Pages: 14-14

    • DOI

      10.1038/s41537-023-00340-5

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Hair zinc levels and psychosis risk among adolescents2022

    • Author(s)
      Tabata Koichi、Miyashita Mitsuhiro、Yamasaki Syudo、Toriumi Kazuya、Ando Shuntaro、Suzuki Kazuhiro、Endo Kaori、Morimoto Yuko、Tomita Yasufumi、Yamaguchi Satoshi、Usami Satoshi、Itokawa Masanari、Hiraiwa-Hasegawa Mariko、Takahashi Hidehiko、Kasai Kiyoto、Nishida Atsushi、Arai Makoto
    • Journal Title

      Schizophrenia

      Volume: 8 Issue: 1 Pages: 107-107

    • DOI

      10.1038/s41537-022-00307-y

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Role of advanced glycation end products in the longitudinal association between muscular strength and psychotic symptoms among adolescents2022

    • Author(s)
      Suzuki Kazuhiro、Yamasaki Syudo、Miyashita Mitsuhiro、Ando Shuntaro、Toriumi Kazuya、Yoshikawa Akane、Nakanishi Miharu、Morimoto Yuko、et al.
    • Journal Title

      Schizophrenia

      Volume: 8 Issue: 1 Pages: 8-8

    • DOI

      10.1038/s41537-022-00249-5

    • URL

      https://pure.teikyo.jp/en/publications/1636a7d3-f93b-494d-bc37-2ae2b305a865

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Exonic deletions in IMMP2L in schizophrenia with enhanced glycation stress subtype.2022

    • Author(s)
      Yoshikawa A, Kushima I, Miyashita M, Suzuki K, Iino K, Toriumi K, Horiuchi Y, Kawaji H, Ozaki N, Itokawa M, Arai M.
    • Journal Title

      PLoS One

      Volume: 17 Issue: 7 Pages: e0270506-e0270506

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0270506

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Cross-disorder analysis of genetic and regulatory copy number variations in bipolar disorder, schizophrenia, and autism spectrum disorder2022

    • Author(s)
      Kushima Itaru、Nakatochi Masahiro、Aleksic Branko、Okada Takashi、(中略)、Ozaki Norio
    • Journal Title

      Biological Psychiatry

      Volume: - Issue: 5 Pages: 362-374

    • DOI

      10.1016/j.biopsych.2022.04.003

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 統合失調症に関連した新規ペントシジン合成経路の同定2023

    • Author(s)
      鳥海和也、飯野響歌、小澤有都菜、宮下光弘、鈴木一浩、須川日加里、田畑光一、糸川昌成、永井竜児、上口英則、新井誠
    • Organizer
      第96回日本生化学会大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 統合失調症における新規ペントシジン前駆物質グルクロン酸についての臨床学的解析2023

    • Author(s)
      鳥海和也、飯野響歌、小澤有都菜、宮下光弘、鈴木一浩、田畑光一、糸川昌成、新井誠
    • Organizer
      第33回日本メイラード学会年会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 統合失調症における糖化ストレス蓄積の分子機序2022

    • Author(s)
      鳥海和也
    • Organizer
      BPCNPNPPP4学会合同年会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 統合失調症に関連した新規ペントシジン合成経路の同定2022

    • Author(s)
      鳥海和也、飯野響歌、小澤有都菜、宮下光弘、 鈴木一浩、田畑光一、糸川昌成、永井竜児、新井誠
    • Organizer
      第32回日本メイラード学会年会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] メチルグリオキサール解毒障害による統合失調症様行動異常発現の分子機序解明2022

    • Author(s)
      鳥海和也、小池伸、段孝、鈴木一浩、宮下光弘、堀内泰江、小笠原裕樹、宮田敏男、糸川昌成、新井誠
    • Organizer
      第95回日本生化学会大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] メチルグリオキサール解毒障害による統合失調症様行動異常発現の分子機序解明2022

    • Author(s)
      Kazuya Toriumi, Shin Koike, Takashi Dan, Kazuhiro Suzuki, Mitsuhiro Miyashita, Yasue Horiuchi, Yuki Ogasawara, Toshio Miyata, Masanari Itokawa, Makoto Arai
    • Organizer
      第96回日本薬理学会年会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Remarks] グルクロン酸はペントシジンの新たな前駆物質であり、統合失調症に関連する

    • URL

      https://www.igakuken.or.jp/topics/2023/0909.html

    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Remarks] 東京都医学総合研究所 統合失調症プロジェクト

    • URL

      https://www.igakuken.or.jp/schizo-dep/

    • Related Report
      2023 Research-status Report 2022 Research-status Report

URL: 

Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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