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Study on mechanism underlying schizophrenia development by carbonyl stress

Research Project

Project/Area Number 18K06977
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 49010:Pathological biochemistry-related
Research InstitutionTokyo Metropolitan Institute of Medical Science

Principal Investigator

TORIUMI Kazuya  公益財団法人東京都医学総合研究所, 精神行動医学研究分野, 主任研究員 (10549421)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Keywordsカルボニルストレス / 統合失調症 / メチルグリオキサール / GLO1 / ビタミンB6 / ミトコンドリア / 酸化ストレス / 前頭皮質 / Glo1 / WGCNA / ペントシジン
Outline of Final Research Achievements

Methylglyoxal (MG) is a highly reactive and toxic molecule. We have previously reported that a subgroup of patients with schizophrenia showed dysfunction of GLO1, an enzyme to detoxify MG, and low levels of vitamin B6 (VB6), which works as a scavenger against MG. In this study, we generated a novel mouse model that reflects the pathological condition by feeding Glo1 knockout (KO) mice with a VB6-deficient diet, and evaluated the effects of the impaired MG detoxification mechanism on brain function. As a result, the mice showed MG accumulation in the brain and exhibited schizophrenia-like behavioral deficits. In addition, the mice exhibited abnormal expression of genes related to mitochondrial function in the prefrontal cortex, leading to dysfunction of mitochondrial respiratory chain and enhanced oxidative stress.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

今回明らかになった結果は、MG除去機構の障害であるGLO1機能障害とVB6欠損が組み合わさることで、脳内においてMGが蓄積し、前頭皮質におけるミトコンドリアの機能障害及び酸化ストレスの亢進が生じ、結果として統合失調症様行動障害が引き起こされていることを示唆するものである。
本研究成果は、MG除去機構の障害が統合失調症の発症に関与していることを示した初めての研究成果である。本研究で明らかになった障害メカニズムを考慮すると、MG除去機構障害(GLO1機能障害とVB6欠損)を有する患者さんに対しては、酸化ストレスを防ぐ抗酸化物質やVB6の補充が新たな治療戦略として有効である可能性がある。

Report

(5 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (62 results)

All 2022 2021 2020 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (17 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Peer Reviewed: 17 results,  Open Access: 15 results) Presentation (39 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results) Book (1 results) Remarks (3 results)

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      Volume: 印刷中 Pages: 4136-4159

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      吉川茜, 久島周, 鈴木一浩, 宮下光弘, 鳥海和也, 堀内泰江, 尾崎紀夫, 糸川昌成, 新井誠
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      第50回日本神経精神薬理学会・第42回日本生物学的精神医学会・第4回日本精神薬学会
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      王恬冉, 鈴木一浩、鳥海和也、宮下光弘、朝倉舞、東江璃子、吉川茜、石田裕昭、堀内泰江、糸川昌成、新井誠
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      第50回日本神経精神薬理学会・第42回日本生物学的精神医学会・第4回日本精神薬学会
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  • [Presentation] GLO1欠損による脳内ペントシジン蓄積量の変化.2020

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      朝倉舞、鳥海和也、鈴木一浩、王恬冉、東江璃子、糸川昌成、新井誠
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      第50回日本神経精神薬理学会・第42回日本生物学的精神医学会・第4回日本精神薬学会
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  • [Presentation] モノアミン変動を介したヤマブシタケ(Hericium erinaceus)の統合失調症治療可能性の検討.2020

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      王恬冉, 鈴木一浩、鳥海和也、宮下光弘、東江璃子、朝倉舞、糸川昌成、新井誠
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      第93回日本生化学会大会
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  • [Presentation] GLO1欠損による脳内ペントシジン蓄積量の発達段階における変化2020

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      朝倉舞、鳥海和也、鈴木一浩、王恬冉、東江璃子、嶌田由貴子、野原泉、糸川昌成、新井誠
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      第93回日本生化学会大会.
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      Toriumi K, Suzuki K, Asakura M, Miyashita M, Horiuchi Y, Kobori A, Itokawa M, Arai M.
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      Suzuki K, Toriumi K, Miyashita M, Yoshikawa A, Horiuchi Y, Koike S, Ogasawara Y, Itokawa M, Washizuka S, Arai M.
    • Organizer
      6th Asian College of Neuropsychopharmacology (AsCNP) Congress
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    • Author(s)
      Miyashita M, Toriumi K, Suzuki K, Horiuchi Y, Yoshikawa A, Kobori A, Itokawa M, Arai M.
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      6th Asian College of Neuropsychopharmacology (AsCNP) Congress
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  • [Presentation] The utility of patients derived Neuron/glial cells for the schizophrenia disease model.2019

    • Author(s)
      Horiuchi Y, Egoshi M, Toriumi K, Miyashita M, Itokawa M, Arai M.
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      6th Asian College of Neuropsychopharmacology (AsCNP) Congress
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  • [Presentation] Glo1遺伝子欠損とビタミン B6欠乏がマウスの精神行動に与える影響2019

    • Author(s)
      鳥海和也, 鈴木一浩, 小池伸, 宮下光弘, 堀内泰江, 吉川茜, 小笠原裕樹, 糸川昌成, 新井誠.
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  • [Presentation] カルボニルストレス性統合失調症患者由来 iPS細胞の解析2019

    • Author(s)
      堀内泰江, 石川充, 小幡菜々子, 畠中真依, 許絲茵, 小池伸, 鳥海和也、宮下光弘 宮岡祐一郎, 小笠原裕樹, 勝田奈那, 永井竜児, 岡野栄之, 糸川昌成, 新井誠.
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      第29回日本メイラード学会
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  • [Presentation] 統合失調症における AGEsの臨床的意義2019

    • Author(s)
      宮下光弘、鈴木一浩、鳥海和也、堀内泰江、吉川茜、糸川昌成、新井誠.
    • Organizer
      第29回日本メイラード学会
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  • [Presentation] メチルグリオキサールに着目した統合失調症の AGEs上昇メカニズムの検討2019

    • Author(s)
      鈴木一浩, 鳥海和也, 宮下光弘, 堀内泰江, 吉川茜, 小池伸, 小笠原裕樹, 鷲塚伸介, 糸川昌成, 新井誠.
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      第29回日本メイラード学会
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  • [Presentation] ヨーガ療法による自律神経活動変化2019

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      井上智子, 榛葉俊一, 宮下光弘,鈴木一浩,堀内泰江,鳥海和也,糸川昌成,木村慧心,新井誠
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      第115回日本精神神経学会学術総会
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  • [Presentation] Effect of vitamin B6-deficiency on mouse behavior and monoaminergic system2018

    • Author(s)
      Kazuya Toriumi, Mitsuhiro Miyashita, Yasue Horiuchi, Kazuhiro Suzuki, Akiko Kobori, Izumi Nohara, Yukiko Shimada, Emiko Hama, Nanako Obata, Masanari Itokawa, Makoto Arai
    • Organizer
      13th International Symposium on the Maillard Reaction
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    • Author(s)
      Arai M, Miyashita M, Dan T, Toriumi K, Horiuchi H, Suzuki K, Miyata T, Itokawa M.
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  • [Book] グリケーションの制御とメイラード反応の利用2020

    • Author(s)
      有原圭三
    • Total Pages
      379
    • Publisher
      シーエムシー出版
    • ISBN
      9784781315645
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Published: 2018-04-23   Modified: 2023-01-30  

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