エネルギー代謝変動による妊娠期潜在性ビオチン欠乏症と胎児奇形の関連解明とその予防

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K17688
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 湯浅 正洋 神戸大学, 人間発達環境学研究科, 助教 (00756174)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ビオチン / ビオチン欠乏症 / アミノ酸代謝 / 母体栄養 / 胎生期栄養 / 潜在性ビオチン欠乏症

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，妊娠期のエネルギー代謝変動により潜在性ビオチン欠乏症が発症すると仮定し，その発症機序や時期，胎児奇形との関連を明らかにするとともに，その予防法の提案を目指している．
本年度は，潜在性ビオチン欠乏症により変動する代謝経路を類推するために，まずは極端なビオチン欠乏状態における代謝変動の有無を，妊娠マウスを用いて明らかにした．すなわち，ビオチン欠乏飼料を与えた妊娠マウス母体における代謝変動の有無を確認した．
妊娠させた雌性マウス母体に，対象食（対照群）とビオチン欠乏飼料（ビオチン欠乏群）を与えて妊娠15日目まで自由摂食により飼育し，母体血清の回収と胎児の口蓋裂の頻度を確認した．ビオチン欠乏群の胎児の口蓋裂の発症頻度は約6割と，対照群（0%）よりも高頻度であった．これら2群の母体血清を用いてGC-MSによるメタボローム解析を実施し，代謝変動の有無を確認した．部分的最小二乗判別分析（PLS-DA）により変動のある代謝産物を確認したところ，3-hydroxyisovaleric acid（3-HIA）とL-トリプトファンの上昇傾向や，L-スレオニンとL-メチオニンの減少傾向などが確認され，妊娠とビオチン欠乏によりアミノ酸代謝が変動している可能性が示唆された．妊娠マウス母体におけるビオチン欠乏時には，ロイシンの異化代謝産物である3-HIAの尿中排泄量が母体で増加すること，胎児の種々の臓器においてビオチン依存性カルボキシラーゼの活性が低下することが既に報告されており，母体においてもこれらビオチンが関連する代謝の変動があることが再確認された．今後は，非妊娠マウスと妊娠マウスでこれらの代謝変動の有無を比較することで，妊娠による潜在性ビオチン欠乏症の発症に関与する代謝パスウェイを明らかにする予定である．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本年度は研究代表者の所属機関に変更が生じたことから進捗が遅れてしまった．特に，研究設備が前所属機関とは大きく異なっていることから，すぐに実施できない実験が生じている．例えば，当初予定していたビオチン依存性カルボキシラーゼの発現量・活性測定等はまだ実施できていない．
一方，現所属先ですぐに実施できたGC-MSによるメタボローム解析を行うなど，代替手段を用いてできる限り研究を遂行した．

Strategy for Future Research Activity

本年度はメタボローム解析により，妊娠とビオチン欠乏が，胎児のみならず母体のビオチン依存性カルボキシラーゼ活性に影響する可能性があることを明らかにできた．今後は，非妊娠マウスと妊娠マウス母体のエネルギー代謝を担う臓器で，これらの代謝酵素の発現量や活性を確認するとともに，尿中有機酸排泄量や組織中ビオチン濃度等を分析し，母体における潜在性ビオチン欠乏症に起因する代謝経路と臓器の特定を試みる．

Causes of Carryover

少額の次年度使用額が生じたが，これは一部実施予定であった実験の一部が研究進捗の遅れにより実施できていないためである．次年度は，繰り越した予算を使用した実験を実施予定である．