Analysis of the reactivity of methylglyoxal and neurotransmitters and its involvement in treatment-resistant schizophrenia

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K16425
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 47060:Clinical pharmacy-related
• Research Institution: Meiji Pharmaceutical University
• Principal Investigator: Koike Shin 明治薬科大学, 薬学部, 助教 (70751014)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: メチルグリオキサール / 統合失調症 / 神経伝達物質 / カルボニルストレス / モデルマウス / LC-MS/MS

Outline of Final Research Achievements

In this study, we investigated that the reactivity of neurotransmitter and methylglyoxal (MGO) in physiological condition. As a result, dopamine, noradrenalin, adrenalin and serotonin highly react with MGO. In addition, when MGO was injected into the hippocampus of mice, noradrenaline levels in the hippocampus decreased and anxiety behavior was observed. Furthermore, we determined MGO and AGEs levels in schizophrenia mouse model brain. We found that MGO and AGEs levels are significantly increased in mouse model brain. And, we identified AGEs modified proteins in model mouse hippocampus using LC-MS/MS. These results suggest that elevated MGO levels in the brain lead to a decrease in neurotransmitters and induce psychiatric symptoms.

Free Research Field

分析化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

最近、代表的な精神疾患である統合失調症患者にカルボニルストレスを伴う一群が見つかった。統合失調症は脳内の神経伝達異常が古くから報告されているが、神経伝達物質とカルボニルストレスとの関係を検討した研究は少ない。本検討における、in vitro、in vivoの実験によって、カルボニルストレスの前駆体であるMGOが神経伝達物質に及ぼす影響が明らかとなった。モデルマウスを用いた検討では海馬のエネルギー代謝に関わるタンパク質のMGOによる修飾がはじめて明らかとなった。これらは、治療抵抗性を示す患者の多いカルボニルストレス性統合失調症に対する、新たな治療法の確立の基盤となり得る結果である。