A low carbohydrate ketogenic diet alters the expression levels of epilepsy-related glycosphingolipids and their genes for metabolisms

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K11810
• 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: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: Tetsuya Okuda 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (20443179)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ケトン食 / スフィンゴ糖脂質 / ガングリオシド / 抗糖鎖抗体 / 抗体精製

Outline of Final Research Achievements

To clarify the effects of a low-carbohydrate ketogenic diet (KD) on the biosynthesis of glycosphingolipids (GSLs) in mouse tissues, we analyzed the expression levels of GSL metabolism-related genes and their products in the tissues of mice fed a ketogenic diet. We found that certain molecular species of acidic GSLs (gangliosides) in liver, cerebellum, and serum were increased in KD-fed mice, which correlated with altered expression levels of GSL metabolism-related genes in tissues. Regarding the gangliosides in serum, we attempted to develop monoclonal antibodies to establish an immunoassay to evaluate the effects of KD on tissues.

Free Research Field

生化学、糖鎖生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

低炭水化物/高脂肪の栄養食であるケトン食には痙攣発作を抑える作用があり、薬が効かない難治性てんかんの症状を改善できる。肥満治療への応用のために改変されたケトン食（アトキンス食/糖質制限食）も社会的に注目されている。しかし、その作用メカニズムについては不明な点が多く、適切に利用するための科学研究が必要とされている。本研究では、てんかんや肥満の治療への適切なケトン食の利用を目的として、ケトン食の脳や肝臓への作用を評価するための指標となる生体分子をマウスを用いた実験系により探索し、ガングリオシドを候補分子として見出した。本成果は、患者に負担の少ないてんかん治療食の開発などへの応用が期待できる。