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海馬機能とV型プロトンATPaseサブユニットB2とヒートショック認知タンパク質70とのその可能性のある関連性にピリドキシン欠乏の効果
Effects of Pyridoxine Deficiency on Hippocampal Function and Its Possible Association with V-Type Proton ATPase Subunit B2 and Heat Shock Cognate Protein 70.
PMID: 32344819 PMCID: PMC7290376. DOI: 10.3390/cells9051067.
抄録
ビタミンB群の一つであるピリドキシンは、補酵素としてアミノ酸代謝やモノアミンの合成に重要な役割を果たしている。本研究では、ピリドキシン欠乏が新規物体認識記憶に及ぼす影響を観察した。また、5-ヒドロキシトリプタミン（5-HT）、5-ヒドロキシインドール酢酸（5-HIAA）、3,4-ジヒドロキシフェニルエチルアミン（DA）、3,4-ジヒドロキシフェニル酢酸、ホモバニル酸のレベルと海馬の増殖細胞数、神経芽細胞数を調べました。また、ピリドキシン欠乏がタンパク質プロファイルに及ぼす影響をプロテオミクス研究を用いて調べた。ピリドキシン欠乏症のマウスにピリドキシン欠乏食を8週間与えたところ、ビタミンBの触媒活性型であるピリドキサール5'-リン酸の血清および脳（大脳皮質、海馬、視床）のレベルが、通常の飼料を与えた対照群と比較して有意に低下し、海馬の5-HTおよびDAレベルが低下した。また、ピリドキシン欠乏症は、歯状回のKi67陽性増殖細胞と分化した神経芽細胞を対照群と比較して有意に減少させた。プロテオミクス研究では、合計41のスポットが2倍以上に増加または減少していることが明らかになった。検出されたタンパク質のうち、V型プロトンATPaseサブユニットB2（ATP6V1B2）と熱ショック認知タンパク質70（HSC70）はカバレッジがあり、ペプチドスコアが一致していた。ウェスタンブロット分析による検証は、ピリドキシン欠損マウスにおいて、対照マウスと比較して、ATP6V1B2およびHSC70のレベルがそれぞれ有意に減少し、増加していることを示した。これらの結果から、ピリドキシンは新規物体認識記憶、モノアミンレベル、海馬神経新生に重要な要素であることが示唆された。ピリドキシン欠乏は認知障害を引き起こし、5-HTおよびDAレベルの低下を引き起こしますが、これはATP6V1B2の低下と海馬のHSC70レベルの上昇と関連している可能性があります。
Pyridoxine, one of the vitamin B vitamers, plays a crucial role in amino acid metabolism and synthesis of monoamines as a cofactor. In the present study, we observed the effects of pyridoxine deficiency on novel object recognition memory. In addition, we examined the levels of 5-hydroxytryptamine (5-HT), 5-hydroxyindoleacetic acid (5-HIAA), 3,4-dihydroxyphenethylamine (DA), 3,4-dihydroxyphenylacetic acid, and homovanillic acid and the number of proliferating cells and neuroblasts in the hippocampus. We also examined the effects of pyridoxine deficiency on protein profiles applying a proteomic study. Five-week-old mice fed pyridoxine-deficient diets for 8 weeks and showed a significant decrease in the serum and brain (cerebral cortex, hippocampus, and thalamus) levels of pyridoxal 5'-phosphate, a catalytically active form of vitamin-B, and decline in 5-HT and DA levels in the hippocampus compared to controls fed a normal chow. In addition, pyridoxine deficiency significantly decreased Ki67-positive proliferating cells and differentiated neuroblasts in the dentate gyrus compared to controls. A proteomic study demonstrated that a total of 41 spots were increased or decreased more than two-fold. Among the detected proteins, V-type proton ATPase subunit B2 (ATP6V1B2) and heat shock cognate protein 70 (HSC70) showed coverage and matching peptide scores. Validation by Western blot analysis showed that ATP6V1B2 and HSC70 levels were significantly decreased and increased, respectively, in pyridoxine-deficient mice compared to controls. These results suggest that pyridoxine is an important element of novel object recognition memory, monoamine levels, and hippocampal neurogenesis. Pyridoxine deficiency causes cognitive impairments and reduction in 5-HT and DA levels, which may be associated with a reduction of ATP6V1B2 and elevation of HSC70 levels in the hippocampus.