代謝産物関連遺伝子解析に基づくカフェイン代謝変化とパーキンソン病症状相関の検討

2019 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 17K07797
• 研究機関: 常磐大学
• 研究代表者: 住吉 克彦 常磐大学, 人間科学部, 准教授 (10445471)
• 研究分担者: 斉木 臣二 順天堂大学, 医学部, 准教授 (00339996) [辞退] ; 波田野 琢 順天堂大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (60338390)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: カフェイン代謝 / パーキンソン病

研究実績の概要

東京都在住のPD患者およびコントロール群の質問紙による調査および採取した血清のカフェイン代謝系の解析を液体クロマトグラフィー・マススペクトロスコピー（LC-MS）により行い、既に取得した予備データとの相関を検証する。本研究は4年間を2フェーズに分ける。最初の2年間（29年度、30年度）で新規PD患者グループにおけるカフェイン代謝変化の検証、患者の質問紙による調査を行う。①新規PD患者グループの質問紙による調査　患者像を明らかにするために、質問紙による調査を施行する。調査項目はパーキンソニズムの家族歴、既往歴（頭部外傷、脳脊髄感染症）、発症年齢（罹病期間）、臨床症状（便秘、排尿障害、睡眠障害）、嗜好（喫煙量、飲酒量）、カフェイン含有飲料の摂取量・習慣、内服薬を調べる。カフェイン含有飲料については緑茶・紅茶・コーヒーなどについて、一日当たりの摂取量をそれぞれ調査し、データベース化進めている。②新規PD患者グループのカフェイン代謝系の網羅的解析　約600種の代謝産物の網羅的解析により、上記のカフェイン代謝経路の異常を見出している。同成分について液体クロマトグラフィーを用いて、caffeine等の測定を行っている。以上により関連代謝酵素CYP1A2等の活性が推定されている。③PD患者におけるカフェイン吸収機能の定量的評価　代謝産物の網羅的解析により、カフェイン代謝経路の異常を見出しているが、カフェイン作用の欠落はPD患者血清濃度低下に依る可能性が考えられ、PD患者に対するカフェインの発症予防効果は、脳内レセプター感受性の差異に依らず、腸管からの取り込み低下に依る可能性が高いと考え、同取り込みの低下をPD患者・非患者群にて内服後カフェイン血中濃度変化により証明することを遂行している。

現在までの達成度 (区分)

4: 遅れている

理由

PD患者グループのカフェイン代謝系の網羅的解析において、約600種の代謝産物の網羅的解析により、上記のカフェイン代謝経路の異常を見出している。今回は、本経路に絞り、検証を進めている。具体的にはプレイン採血管1本に、血液7mlを採取後、4℃冷所に静置し、2時間以内に遠心し、血清成分を得ている。同成分について液体クロマトグラフィーを用いて、caffeine、1,3,7-trimethylurate、theophylline、theobromine、paraxanthine、1,3-dimethylurate、3-methylxanthine、1-methylaxanthine、1,7-dimethylurate、1-methylurate、5-acethlamino-6-amino-3-methyluracilなど測定を行っている。以上により関連代謝酵素(CYP1A2、NAT2、XO)の活性が推定されている。なお、末梢血液サンプルよりゲノムDNAも合わせて採取を行い遂行している。
また、研究に参加してサンプル等を提供して頂く患者さん、特に茨城地区の患者さんよりなかなか同意を得て、研究に参加して頂ける人数がそろっていない。

今後の研究の推進方策

30年度・令和元年に引き続き以下の①②③を行う。
①新規PD患者グループの質問紙による調査：患者像を明らかにするために、質問紙による調査を施行する。調査項目はパーキンソニズムの家族歴、既往歴（頭部外傷、脳脊髄感染症）、発症年齢（罹病期間）、臨床症状（便秘、排尿障害、睡眠障害）、嗜好（喫煙量、飲酒量）、カフェイン含有飲料の摂取量・習慣、内服薬を調べる。カフェイン含有飲料については緑茶・紅茶・コーヒーなどについて、一日当たりの摂取量をそれぞれ調査し、データベース化する。②新規PD患者グループのカフェイン代謝系の網羅的解析：約600種の代謝産物の網羅的解析により、上記のカフェイン代謝経路の異常を見出している。今回は、本経路に絞り、検証を進める。具体的にはプレイン採血管1本に、血液7mlを採取後、4℃冷所に静置し、2時間以内に遠心し、血清成分を得る。同成分について液体クロマトグラフィーを用いて、caffeine等を測定する。以上により関連代謝酵素CYP1A2等の活性が推定される。③PD患者におけるカフェイン吸収機能の定量的評価：代謝産物の網羅的解析により、カフェイン代謝経路の異常を見出しているが、カフェイン作用の欠落はPD患者血清濃度低下に依る可能性が考えられ、PD患者に対するカフェインの発症予防効果は、脳内レセプター感受性の差異に依らず、腸管からの取り込み低下に依る可能性が高いと考え、同取り込みの低下をPD患者・非患者群にて内服後カフェイン血中濃度変化により証明をする。

次年度使用額が生じた理由

PD患者におけるカフェイン吸収機能の定量的評価：代謝産物の網羅的解析により、カフェイン代謝経路の異常を見出しているが、カフェイン作用の欠落はPD患者血清濃度低下に依る可能性が考えられ、PD患者に対するカフェインの発症予防効果は、脳内レセプター感受性の差異に依らず、腸管からの取り込み低下に依る可能性が高いと考え、同取り込みの低下をPD患者・非患者群にて内服後カフェイン血中濃度変化により証明をするための費用が多く見込まれる可能性より、31年度（令和元年）未使用分を充てる予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Evaluation of white matter microstructure in patients with Parkinson's disease using microscopic fractional anisotropy (2020)
  • 著者名/発表者名: Ikenouchi Y, Kamagata K, Andica C, Hatano T, Ogawa T, Takeshige-Amano H, Kamiya K, Wada A, Suzuki M, Fujita S, Hagiwara A, Irie R, Hori M, Oyama G, Shimo Y, Umemura A, Hattori N, Aoki S.
  • 雑誌名: Neuroradiology. 巻: 62(2) ページ: 197-203
  • DOI: doi: 10.1007/s00234-019-02301-1. Epub 2019 Nov 4.
  • 査読あり
• [雑誌論文] A metabolic profile of polyamines in parkinson disease: A promising biomarker. (2019)
  • 著者名/発表者名: Saiki S, Sasazawa Y, Fujimaki M, Kamagata K, Kaga N, Taka H, Li Y, Souma S, Hatano T, Imamichi Y, Furuya N, Mori A, Oji Y, Ueno SI, Nojiri S, Miura Y, Ueno T, Funayama M, Aoki S, Hattori N.
  • 雑誌名: Ann Neurol. 巻: 86（2） ページ: 251-263
  • DOI: 10.1002/ana.25516. Epub 2019 Jul 1.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Parkinson's disease-associated iPLA2-VIA/PLA2G6 regulates neuronal functions and α-synuclein stability through membrane remodeling. (2019)
  • 著者名/発表者名: Mori A, Hatano T, Inoshita T, Shiba-Fukushima K, Koinuma T, Meng H, Kubo SI, Spratt S, Cui C, Yamashita C, Miki Y, Yamamoto K, Hirabayashi T, Murakami M, Takahashi Y, Shindou H, Nonaka T, Hasegawa M, Okuzumi A, Imai Y, Hattori N.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A. 巻: 116(41) ページ: 20689-20699
  • DOI: 10.1073/pnas.1902958116. Epub 2019 Sep 23.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pembrolizumab-related systemic myositis involving ocular and hindneck muscles resembling myasthenic gravis: a case report. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kamo H, Hatano T, Kanai K, Aoki N, Kamiyama D, Yokoyama K, Takanashi M, Yamashita Y, Shimo Y, Hattori N.
  • 雑誌名: BMC Neurol. 巻: 19(1) ページ: 184
  • DOI: 10.1186/s12883-019-1416-1.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Free-Water Imaging in White and Gray Matter in Parkinson's Disease. (2019)
  • 著者名/発表者名: Andica C, Kamagata K, Hatano T, Saito A, Uchida W, Ogawa T, Takeshige-Amano H, Zalesky A, Wada A, Suzuki M, Hagiwara A, Irie R, Hori M, Kumamaru KK, Oyama G, Shimo Y, Umemura A, Pantelis C, Hattori N, Aoki S.
  • 雑誌名: Cells 巻: 8(8) ページ: 839
  • DOI: doi: 10.1007/s00234-019-02279-w. Epub 2019 Aug 10.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plasma metabolite biomarkers for multiple system atrophy and progressive supranuclear palsy (2019)
  • 著者名/発表者名: Mori A, Ishikawa KI, Saiki S, Hatano T, Oji Y, Okuzumi A, Fujimaki M, Koinuma T, Ueno SI, Imamichi Y, Hattori N.
  • 雑誌名: PLoS One. 巻: 14(9) ページ: e0223113.
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0223113. eCollection 2019.
  • 査読あり