Analysis of the effect of vitamin B12 deficiency on the regulatory mechanism of serotonin transmission

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 23K05072
• Research Institution: Tottori University
• Principal Investigator: 美藤 友博 鳥取大学, 農学部, 准教授 (20776421)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31
• Keywords: ビタミンB12 / うつ病 / セロトニン / 酸化ストレス / 線虫

Outline of Annual Research Achievements

本研究はビタミンB12欠乏症がうつ病の発症要因になるのかどうかをモデル生物・線虫Caenorhabditis elegansを用いて解析することを目的とする。令和5年度は、ビタミンB12欠乏線虫にヒトのようなうつ病様の症状を呈するのか、様々な表現型を探索した。その結果、線虫の社会行動の一つである飢餓時のコロニー形成の割合が、コントロールと比較してビタミンB12欠乏線虫で著しく低下することを見出した。また、ビタミンB12欠乏線虫にビタミンB12を供給した回復線虫では、飢餓時のコロニー形成の割合がコントロールと同等まで回復を示したことより、線虫ではビタミンB12欠乏症を呈すると社会行動（集団行動）を行うことが減少すると示唆された。
また、これまでにビタミンB12欠乏線虫ではヒトのうつ病の発症要因の一つと考えられているセロトニンの伝達機能障害を見出しており、ビタミンB12欠乏線虫にセロトニントランスポーター阻害剤フルオキセチン（ヒトのうつ病治療薬）を供与したところ、飢餓時のコロニー形成の割合が回復を示した。線虫におけるセロトニン伝達系の役割の一つに摂食行動の制御が挙げられる。しかし、ビタミンB12欠乏線虫とコントロールで摂食量の変化は示されなかった。これらの結果より、線虫の社会行動である飢餓時のコロニー形成はセロトニン伝達系が関与していることが示唆され、また、ビタミンB12欠乏ではその社会行動を低下させることが明らかになった。さらに、線虫がヒトのうつ病モデルとして利用が可能であることが推察された。

Current Status of Research Progress

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

Reason

線虫を用いたヒトのうつ病の発症機構の解析において、線虫とヒトのセロトニン伝達機構の役割の違いに焦点がいくことが多い。そのため、令和5年度は線虫がヒトのうつ病様症状を呈するのかどうか詳細に検討したところ、ヒトと同じく社会行動の一つに違いが見出せた。そのため、令和5年度の評価を(2)おおむね順調に進展している、と評価した。

Strategy for Future Research Activity

今後は、ビタミンB12欠乏線虫で見出した飢餓時の社会行動の変化がセロトニン伝達系の異常で引き起こされているのかを分子レベルで解析していく予定である。主にセロトニン受容体・トランスポーターの遺伝子、タンパク質発現の解析をはじめ、セロトニン伝達系の遺伝子破壊線虫を用いてビタミンB12欠乏線虫と同様の表現型が示されるのか解析を進めていく。

Causes of Carryover

次年度使用額が生じた理由として、令和5年度の本研究は詳細な機器分析よりもラボ内で線虫の表現型の探索・解析を主に進めたため、当初の計画より共通機器利用費が少なくなったことが主要因として挙げられる。令和6年度は令和5年度の結果から、専門機器を用いた詳細な解析を実施する予定であるので、本次年度使用額を詳細な機器分析（共通機器利用費）に充てる予定である。