Metabolomic analysis of proline metabolic pathway in postmortem brain of schizophrenia

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K15715
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 52030:Psychiatry-related
• Research Institution: Tohoku University (2023); Fukushima Medical University (2021-2022)
• Principal Investigator: Nagaoka Atsuko 東北大学, 大学病院, 助教 (20844632)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 統合失調症 / 死後脳 / プロリン / グルタミン酸 / オルニチン / アミノ酸

Outline of Final Research Achievements

We focused on the involvement of the proline metabolic pathway in the pathophysiology of schizophrenia. We measured the protein expression levels of the enzymes within the proline metabolic pathway; PEPD, PRODH, ALDH18A1, OAT, and PYCR1, as well as the levels of the amino acids in the same pathway; proline, ornithine, and glutamate, in postmortem brains of patients with schizophrenia and controls. We found that PRODH and ALDH18A1 were significantly lower in the postmortem brains of patients with schizophrenia, while PEPD, OAT, and PYCR1 were not significantly altered. Additionally, in our study, the levels of proline, glutamate, and ornithine were also not significantly altered in the schizophrenic postmortem brain.

Free Research Field

精神疾患死後脳研究

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

統合失調症は再発・慢性化しやすい精神疾患で社会経済的負担が大きいが、未だ発症の分子メカニズムは解明されておらず、根本的治療の実現には至っていない。本研究はこれまでの統合失調症病態研究ではあまり注目されてこなかったプロリン代謝経路に着目したものであり、代謝経路を構成する分子について、関連酵素のタンパク質発現解析とメタボローム解析によって多元的なアプローチを用いて包括的に検討することで、新規の観点からの病態解明、創薬につながることが期待される。統合失調症患者におけるアミノ酸のメタボローム解析研究は血清では行われているが、死後脳研究では現在のところ少数しかなくこの点でも新規性が高いといえる。