脳が酸性に傾く精神・神経疾患モデル動物を多数発見 ―多様な疾患にまたがる認知機能障害の脳内メカニズムの解明に前進―
ポイント
- 著名な精神・神経疾患モデルを含む 109 種類のモデル動物のうち約 30%において、脳のpH と乳酸量に変化が⾒られることを発⾒。多様な精神・神経疾患モデル動物を系統的に解析した研究としては世界初。
- 作業記憶と呼ばれる認知機能の低下が、脳の pH の低下および乳酸量の増加と強く相関していることを確認。
- 脳の pH および乳酸量の変化が、認知機能障害を伴うさまざまな精神・神経疾患に共通する現象であることを⽰唆。既存の疾患分類の枠組みを超えた、疾患横断的な認知機能障害の病態研究の新たな展開が期待。
概要
藤⽥医科⼤学の宮川剛教授、萩原英雄講師らの研究グループは、知的障害、⾃閉症、統合失調症、双極性障害、うつ病、アルツハイマー病などの精神・神経疾患モデルを含む、実に 109 種類にも及ぶモデル動物を対象に⼤規模な脳の代謝解析を実施しました。本研究では、脳の pH（ピーエイチ、あるいはペーハー）（注1）および乳酸（注2）量が多くの疾患モデル動物で共通して変化することが確認され、これらの変化は特に認知機能障害と関連が深いことが⽰されました。
この発⾒によって、異なる疾患における認知機能障害に対する共通の脳内メカニズムの理解を深めることが期待されます。本研究は、群⾺⼤学の畑⽥出穂教授、Jena University Hospitalの Anja Urbach 博⼠、富⼭⼤学の⾼雄啓三教授、⾦沢医科⼤学の⻄園啓⽂講師、Northwestern University の Herbert Meltzer 教授、University of Strasbourg・National Centre for Scientific Research の Ipek Yalcin 博⼠、Institute for Basic Science の Bong-Kiun Kaang 教授、茨城⼤学の豊⽥淳教授、University of Edinburgh の Seth Grant 教授ら、世界 7カ国の105の研究室、合計131名の研究者による国際共同研究として⾏われました。
この研究成果は、2024年3⽉26⽇ GMT8 時（⽇本時間3⽉26⽇17時）に英国の⽣命科学・⽣物医科学分野の学術雑誌「eLife」のオンライン版で公開されます。
用語解説
（注1）pH（ピーエイチ、あるいはペーハー）
⽔溶液中の⽔素イオン（H+）濃度を表す指標。通常0〜14の範囲の数値で表され、7を中性とし、7より⼩さいと酸性を、7より⼤きいとアルカリ性を表します。正常ヒト⾎液の pH は 7.38〜7.42 に保たれています。細胞内外では pHに差があり、細胞外に⽐べ、細胞内はやや酸性（pH 7.0〜7.4）に保たれています。今回の研究では、すりつぶした脳を⽤いて、細胞内と細胞外を平均化した pHを測定しています。
（注2）乳酸
脳や筋⾁などにおいて、細胞の活動のためのエネルギーを得るためにグルコース（ブドウ糖）やグリコーゲンなどの糖が分解されてできる⽣成物。乳酸⾃体もエネルギー源として利⽤されます。
研究内容の詳細
脳が酸性に傾く精神・神経疾患モデル動物を多数発見 ―多様な疾患にまたがる認知機能障害の脳内メカニズムの解明に前進―[PDF, 6MB]
論文情報
論文名
Large-scale animal model study uncovers altered brain pH and lactate levels as a transdiagnostic endophenotype of neuropsychiatric disorders involving cognitive impairment
著者
Hideo Hagihara, Hirotaka Shoji, Satoko Hattori, Giovanni Sala, Yoshihiro Takamiya,Mika Tanaka, Masafumi Ihara, Mihiro Shibutani, Izuho Hatada, Kei Hori, Mikio Hoshino,Akito Nakao, Yasuo Mori, Shigeo Okabe, Masayuki Matsushita, Anja Urbach, Yuta Katayama,Akinobu Matsumoto, Keiichi I. Nakayama, Shota Katori, Takuya Sato, Takuji Iwasato, Haruko Nakamura, Yoshio Goshima, Matthieu Raveau, Tetsuya Tatsukawa, Kazuhiro Yamakawa,Noriko Takahashi, Haruo Kasai, Johji Inazawa, Ikuo Nobuhisa, Tetsushi Kagawa, Tetsuya Taga, Mohamed Darwish, Hirofumi Nishizono, Keizo Takao, Kiran Sapkota, Kazutoshi Nakazawa, Tsuyoshi Takagi, Haruki Fujisawa, Yoshihisa Sugimura, Kyosuke Yamanishi,Lakshmi Rajagopal, Nanette Deneen Hannah, Herbert Y. Meltzer, Tohru Yamamoto, Shuji Wakatsuki, Toshiyuki Araki, Katsuhiko Tabuchi, Tadahiro Numakawa, Hiroshi Kunugi,Freesia L. Huang, Atsuko Hayata-Takano, Hitoshi Hashimoto, Kota Tamada, Toru Takumi,Takaoki Kasahara, Tadafumi Kato, Isabella A. Graef, Gerald R. Crabtree, Nozomi Asaoka,Hikari Hatakama, Shuji Kaneko, Takao Kohno, Mitsuharu Hattori, Yoshio Hoshiba, Ryuhei Miyake, Kisho Obi-Nagata, Akiko Hayashi-Takagi, Léa J. Becker, Ipek Yalcin, Yoko Hagino,Hiroko Kotajima-Murakami, Yuki Moriya, Kazutaka Ikeda, Hyopil Kim, Bong-Kiun Kaang,Hikari Otabi, Yuta Yoshida, Atsushi Toyoda, Noboru H. Komiyama, Seth G. N. Grant, Michiru Ida-Eto, Masaaki Narita, Ken-ichi Matsumoto, Emiko Okuda-Ashitaka, Iori Ohmori, Tadayuki Shimada, Kanato Yamagata, Hiroshi Ageta, Kunihiro Tsuchida, Kaoru Inokuchi, Takayuki Sassa, Akio Kihara, Motoaki Fukasawa, Nobuteru Usuda, Tayo Katano, Teruyuki Tanaka,Yoshihiro Yoshihara, Michihiro Igarashi, Takashi Hayashi, Kaori Ishikawa, Satoshi Yamamoto,Naoya Nishimura, Kazuto Nakada, Shinji Hirotsune, Kiyoshi Egawa, Kazuma Higashisaka,Yasuo Tsutsumi, Shoko Nishihara, Noriyuki Sugo, Takeshi Yagi, Naoto Ueno, Tomomi Yamamoto, Yoshihiro Kubo, Rie Ohashi, Nobuyuki Shiina, Kimiko Shimizu, Sayaka HigoYamamoto, Katsutaka Oishi, Hisashi Mori, Tamio Furuse, Masaru Tamura, Hisashi Shirakawa, Daiki X. Sato, Yukiko U. Inoue, Takayoshi Inoue, Yuriko Komine, Tetsuo Yamamori,Kenji Sakimura, Tsuyoshi Miyakawa
著者所属研究機関：藤⽥医科⼤学、国⽴循環器病研究センター、群⾺⼤学、国⽴精神・神経医療研究センター、京都⼤学、東京⼤学、琉球⼤学、Jena University Hospital（ドイツ）、九州⼤学、国⽴遺伝学研究所、横浜市⽴⼤学、理化学研究所、名古屋市⽴⼤学、北⾥⼤学、東京医科⻭科⼤学、Cairo University（エジプト）、富⼭⼤学、⾦沢医科⼤学、Southern Research（⽶国）、愛知県医療療育総合センター、兵庫医科⼤学、Northwestern University（⽶国）、⾹川⼤学、信州⼤学、帝京⼤学、National Institute of Health（⽶国）、⼤阪⼤学、神⼾⼤学、Carl von Ossietzky University of Oldenburg（ドイツ）、順天堂⼤学、Stanford University（⽶国）、京都府⽴医科⼤学、University of Strasbourg（フランス）、東京都医学総合研究所、Seoul National University（韓国）、Johns Hopkins School of Medicine（⽶国）、Institute for Basic Science（韓国）、茨城⼤学、東京農⼯⼤学、University of Edinburgh（英国）、三重⼤学、島根⼤学、⼤阪⼯業⼤学、岡⼭⼤学、北海道⼤学、関⻄医科⼤学、新潟⼤学、産業技術総合研究所、筑波⼤学、武⽥薬品⼯業株式会社、⼤阪市⽴⼤学、創価⼤学、⾃然科学研究機構基礎⽣物学研究所、総合研究⼤学院⼤学、⾃然科学研究機構⽣命創成探究センター、⾃然科学研究機構⽣理学研究所、東京理科⼤学、東北⼤学
雑誌名（巻号）
eLife (12:RP89376)
DOI
https://doi.org/10.7554/eLife.89376.3