行政院國家科學委員會補助專題研究計畫成果報告
NMDA 促進劑對精神分裂症之治療
計畫類別： 個別型計畫
計畫編號：NSC-94-2314-B-039-026, NSC-95-2314-B-006-119,
NSC-96-2314-B-039-002
執行期間： 2005/08/01 ~ 2008/07/31
計畫主持人：藍先元
共同主持人：張玉坤、張文和
計畫參與人員：劉怡青
成果報告類型(依經費核定清單規定繳交)：完整報告
處理方式：得立即公開查詢
執行單位：中國醫藥大學
中 華 民 國 97 年 10 月 30 日
I 目 錄 頁 中英文摘要 ... II - V 報告內容...1 參考文獻...5 計畫成果自評 ...7 可供推廣之成果……….. 8
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中英文摘要
研究背景：近年來將 N-methyl-D-aspartate (NMDA)促進劑用於精神分裂症治療的臨床研究已有 初步成果，包含 sarcosine (即 N-methylglycine，為內生性 glycine transporter I 抑制劑)及 D-serine
(內生性 NMDA-glycine site 致效劑)，它們不但安全，且能加強現有的抗精神病劑對精神分裂 症患者之療效。我們最近於急性發作之精神分裂症患者的研究發現：sarcosine 2 克/日的療效不 但優於安慰劑、也優於 D-serine 2 克/日。但是，對於慢性、且症狀持續的精神分裂症患者而言， 是否這兩種不同機轉的 NMDA 促進劑亦存在著療效之差異，則仍未明。再者，二者若使用較 高劑量是否可以得到更佳療效亦尚未明。本研究旨在比較 sarcosine 與 D-serine 作為慢性精神 分裂症之輔助療法之療效及合宜劑量，同時測定週邊淋巴球的基因表現量、並收集完整臨床資 料，以期建立對 NMDA 促進劑之療效預測模式。 研究方法：本案為三年期計畫，收案 120 位使用抗精神病劑之後仍持續有症狀的精神分裂症患 者，以雙盲方式隨機分成五組，分別在既有的治療用藥加上 sarcosine (2 克/日)、D-serine (2 克 /日)、sarcosine 4 克/日、D-serine 4 克/日、或安慰劑，為期六週，我們每兩週評估臨床療效與 安全性。實驗室方面，以 realtime RT-PCR 測定患者週邊血液淋巴球與 NMDA 調控相關基因之 mRNA 表現，分別比較各治療組中對治療反應良好以及反應不佳者於進行研究分組之前之基 因表現差異。 結果與討論：我們比較各種劑量 sarcosine 及 D-serine 作為輔助治療的療效、安全性，並從臨 床特徵、週邊淋巴球之 mRNA 表現量等變項中，找尋對於 NMDA 促進劑反應較佳的預測因子。 我們已完成收案 120 位對於抗精神病劑療效不佳的精神分裂症患者，在抗精神病劑劑量不變的 情況下，以雙盲方式隨機給予研究用藥。結果，安慰劑組、以及 sarcosine（2 克/日與 4 克/日） 以及 D-serine（2 克/日與 4 克/日）這五組於活性與負性症狀量表（Positive and Negative Syndrome
Scale）之分數皆有所降低，依序為 5%、11%、13%、7%、8%，兩組 sarcosine 組皆比安慰劑 組來得優越 (2 克 sarcosine vs 安慰劑, p=0.001, 4 克 sarcosine vs 安慰劑, p= 0.0005)；兩組
D-serine 組也皆比安慰劑組來得優越(2 克 D-serine vs 安慰劑, p=0.016, 4 克 D-serine vs 安慰劑, p= 0.012)。但 4 組活性組間未見組間顯著差異，所有病患皆相當安全，未見明顯副作用。此外， 研究室方面也順利進行，除 mRNA 檢體均已收集，也完成 real time PCR 偵測平台，並已完成
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curves，我們比較其在治療前與治療結束後的變化，但未見其與臨床表現的顯著相關性。 我們以本計畫之經費支持，已有 15 篇文獻被接受發表，請參考 <三、參考文獻> 所列。
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Abstract
Background: NMDA Enhancers were considered as a new approach for schizophrenia treatment. To
date, there have been a few studies exploring the efficacy of NMDA enhancers as adjuvant therapy for schizophrenia, for instance, D-serine (an endogenous agonist of the NMDA-glycine site) and sarcosine (N-methylglycine, an endogenous glycine transporter I inhibitor). We recently found that sarcosine 2 g/d yielded better efficacy than not only placebo but also D-serine 2 g/d in acutely exacerbated schizophrenia patients. However, the following issues remain unknown: (i) whether sarcosine is also more efficacious than D-serine in chronically stable patients; and (ii) whether higher dose is more efficacious. This proposed project aims to compare the efficacy and safety of two doses (2 g/d and 4 g/d) of sarcosine and D-serine, and placebo as adjunctive therapy for chronic schizophrenia.
Methods: This is a 3-year proposal. We recruited a total of 120 schizophrenic patients who had
persistent symptoms under optimal treatment of antipsychotic agents. They were randomly assigned into five treatment groups in a double-blind manner: sarcosine (2 g/d), sarcosine (4 g/d), D-serine (2 g/d), D-serine (4 g/d), and placebo for six weeks. In laboratory, real-time RT PCR were used to compare responders and non-responders in terms of mRNA expressions of NMDA related genes in lymphocytes.
We compared efficacy and safety of two doses of sarcosine and D-serine and placebo as adjunctive therapy of schizophrenia. We also searched for determinants for treatment response of NMDA enhancers, including clinical characteristics and mRNA expression profiles in peripheral lymphocytes.
Results and Discussion: After three years, 120 schizophrenia patients were enrolled in a 6-week
double-blind, placebo-controlled trial. In the 5 groups: placebo, sarcosine (2 g/d), sarcosine (4 g/d), D-serine (2 g/d), and D-serine (4 g/d), the scores of Positive and Negative Syndrome Scale (PANSS) declined by 5%, 11%, 13%, 7%, and 8%, respectively. We found both dose groups of sarcosine were better than the placebo groups (2 g sarcosine vs placebo, p=0.001, 4 g sarcosine vs placebo, p= 0.0005); two D-serine groups were also superior to the placebo group (2 g D-serine vs placebo, p=0.016, 4 g D-serine vs placebo, p= 0.012). We have set up the real-time PCR plateform and completed relative standard curves of mRNA levels of several NMDA related genes: RGS4, PSAT1, SHMT2, GCAT, NRG1, and GAD1. We analyzed the effects of gene expression profiles on treatment response of NMDA enhancers but to date no clear association was evident.
V
During the study period, we have published 15 SCI papers.
1 二、報告內容 前言 精神分裂症的成因至今尚未明朗。近年來，N-methyl-D-aspartate (NMDA)受體的功能低下 被認為是精神分裂症的可能成因，於是，促進 NMDA 受體的功能漸成為治療精神分裂症的新 思維。研究發現：數種能促進 NMDA 受體傳導的內生性胺基酸(例如：glycine、D-cycloserine、 D-serine、sarcosine 等)，作為精神分裂症輔助治療能夠改善臨床症狀，尤其是負性症狀，而且 它們皆具有優良的安全性。 研究目的 本研究旨在比較 sarcosine 與 D-serine 作為慢性精神分裂症之輔助療法之療效及合宜劑 量，同時測定週邊淋巴球的基因表現量、並收集完整臨床資料，以期建立對 NMDA 促進劑之 療效預測模式。 文獻探討 近年來，N-methyl-D-aspartate (NMDA)（glutamate 受體的一種亞型）的功能低下被認為是 精神分裂症的重要成因之一；然而，NMDA 之促進劑於精神分裂症之治療扮演何種角色，至 今未明（Tsai et al., 1995）。近來，D-serine（一種內生性的 NMDA-glycine site 的促進劑）被認 為是各種 NMDA 促進劑中相當有潛力的一種；在一項小規模的初步研究中（Tsai et al., 1998），
D-serine 可以增強傳統抗精神病劑對於精神分裂症活性症狀、負性症狀、以及某些認知功能的 療效。
此外，sarcosine (即 N-methylglycine，一種內生性 glycine transporter 抑制劑)，亦顯示其能 加強傳統及新一代抗精神病劑對活性、負性症狀及認知功能障礙的療效，且相當安全（Tsai and Lane et al., 2004）。 我們最近於 65 位急性發作之精神分裂症患者的研究發現：sarcosine 的療效不但優於安慰 劑、也優於 D-serine（Lane et al., 2005）。但是，對於慢性、且活性或負性症狀持續的精神分裂 症患者而言，是否這兩種不同機轉的 NMDA 促進劑亦存在著療效之差異，則仍未明。 目前精神分裂症的診斷與治療成效仍端賴現象學觀察，而缺乏可靠的實驗室診斷工具。但 由於活體腦組織不易取得，近年來週邊血液淋巴球被視為腦部基因表現的”探針”而漸受重視、 且已有少數前驅研究，例如，精神分裂症患者多巴胺 D3 受體基因在週邊血液淋巴球的 mRNA
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表現量異於常人（Ilani et al., 2001）。也初步發現 CREB 基因於憂鬱症患者之週邊淋巴球表現 量隨抗鬱劑治療有所改變。我們透過 NCBI 之 UniGene 資料庫，已找出超過 100 個同時在大腦 及週邊淋巴球有 mRNA 表現的基因，期望可以從中尋找具有臨床意義的週邊標記。最後，目 前仍未明瞭哪些患者適合使用 NMDA 促進劑？這些問題均需更進一步的臨床試驗，更完整地 分析生物及臨床因子方能解答。
References:
Ilani T, Ben-Shachar D, Strous RD, Mazor M, Sheinkman A, Kotler M, Fuchs S. A peripheral marker for schizophrenia: Increased levels of D3 dopamine receptor mRNA in blood lymphocytes. Proc Natl Acad Sci USA 2001;98:625-628.
Tsai G, Lane HY*, Yang P, Chong MY, Lange N. Glycine transporter I inhibitor, N-methylglycine (Sarcosine), added to antipsychotics for the treatment of schizophrenia. Biol Psychiatry 2004;55:452-456 (*shared the first authorship).
Tsai G, Passani LA, Slusher BS, Carter R, Baer L, Kleinman JE, Coyle JT. Abnormal excitatory neurotransmitter metabolism in schizophrenic brains. Arch Gen Psychiatry 1995;52:829–836.
Tsai G, Yang P, Chung L, Lange N, Coyle JT. D-serine added to antipsychotic for the treatment of schizophrenia. Biol Psychiatry 1998;44:1081-1089.
研究方法
我們以三年的時間，收案 120 位使用抗精神病劑之後仍持續有症狀的精神分裂症患者，以
雙盲方式隨機分成五組，分別在既有的治療用藥加上 sarcosine (2 克/日；n=24)、D-serine (2 克
/日；n=24)、sarcosine 4 克/日(n=24)、D-serine 4 克/日；(n=24)、或安慰劑(n=24)，為期六週， 我們將每兩週評估臨床療效與安全性。臨床症狀主要以活性與負性症候群量表（Positive and
Negative Syndrome Scale）為主。其他臨床量表，包括 Scales for the Assessment of Negative symptoms (SANS)、Global Assessment of Function、生活品質等。
認知功能方面，我們也分析各組患者間於連續注意力測驗、Wisconsin 卡片分類測驗、河 內塔、段落記憶及記憶廣度測驗等認知功能在各組之間的差異。
3 mRNA 表現，分別比較各治療組中對治療反應良好以及反應不佳者於進行研究分組之前之基 因表現差異。 我們比較各種劑量 sarcosine 及 D-serine 作為輔助治療的療效、安全性，並利用多變項回 歸模式，從臨床特徵、活性與負性症狀嚴重度、認知功能表現、週邊淋巴球之 mRNA 表現量 等諸多變項中，找尋對於 NMDA 促進劑反應較佳的預測因子。 結果與討論 本案為 3 年期計畫，我們已完成收案 120 位精神分裂症患者，在抗精神病劑劑量不變的情 況下，以雙盲方式隨機給予 sarcosine（2 克/日或 4 克/日）、D-serine（2 克/日或 4 克/日）、或安 慰劑，為期六週。我們每兩週評估其療效、安全性。結果，安慰劑組、以及 sarcosine（2 克/ 日與 4 克/日）以及 D-serine（2 克/日與 4 克/日）這五組於活性與負性症狀量表（Positive and
Negative Syndrome Scale）之分數分別降低 5%、11%、13%、7%、8%，兩組 sarcosine 組皆比 安慰劑組來得優越 (2 克 sarcosine vs 安慰劑, p=0.001, 4 克 sarcosine vs 安慰劑, p= 0.0005)；兩 組 D-serine 組也皆比安慰劑組來得優越(2 克 D-serine vs 安慰劑, p=0.016, 4 克 D-serine vs 安慰 劑, p= 0.012)。4 組藥物組間未見顯著組間差異。
其他臨床量表，包括 SANS（分別降低 6%、13%、13%、8%、10%）、Global Assessment of
Function（分別上升 3%、14%、15%、9%、9%）、生活品質（分別上升 2%、11%、11%、7%、 8%））等，亦有類似趨勢：兩組 sarcosine 組皆比安慰劑組來得優越（all p < 0.05），兩組 D-serine 組也皆比安慰劑組來得優越（all p < 0.05），4 組藥物組間未見顯著組間差異。
我們也分析各組患者間於連續注意力測驗、Wisconsin 卡片分類測驗、河內塔、段落記憶 及記憶廣度測驗等認知功能的差異，惟目前兩組之間尚未見明顯差異，其中，兩組 sarcosine 組以及兩組 D-serine 組於 Wisconsin 卡片分類測驗之 category completed 皆比安慰劑組來得優越 （all p < 0.05），4 組藥物組間未見顯著組間差異。
所有病患皆相當安全，未見明顯副作用。
此外，研究室方面也順利進行，並進行分析。除 mRNA 檢體均已收集，也完成 real time PCR 偵測平台，並已完成 RGS4、PSAT1、SHMT2、GCAT、NRG1、GAD1 等與 NMDA 調控相關 基因表現之 relative standard curves，我們比較其在治療前與治療結束後的變化，但未見其與臨 床表現的顯著相關性。
4 結論與建議 根據目前之成果，本研究發現：抗精神病藥物併用胺基酸後，兩組 sarcosine 組與兩組 D-serine 組於活性與負性症狀、生活品質、以及前額葉功能皆比安慰劑組來得優越。Sarcosine 也比 D-serine 有更佳的趨勢，但未達顯著。本研究進一步驗證精神分裂症之 NMDA 受體假說， 並為未來開發新的精神病藥物奠定基礎。
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三、參考文獻
1. Hsieh CL, Chang QY, Lin IH, Lin JG, Liu CH, Tang NY, Lane HY* (2006): The study of electroacupuncture on cerebral blood flow in rats with and without cerebral ischemia. American Journal of Chinese Medicine 34:351-361 (SCI) [*corresponding author]
2. Lane HY, Liu YC, Huang CL, Chang YC, Wu PL, Lu CT, Chang WH (2006):
Risperidone-related weight gain: genetic and nongenetic predictors. Journal of Clinical Psychopharmacology 26:128-134 (SCI)
3. Lane HY, Huang CL, Wu PL, Liu YC, Chang YC, Lin PY, Chen PW, Tsai G (2006): Glycine
transporter I inhibitor, N-methylglycine (sarcosine), added to clozapine for the treatment of schizophrenia. Biological Psychiatry 60:645-649
4. Chang YC, Lane HY, Yang KH, Huang CL (2006): Optimizing early prediction for
antipsychotic response in schizophrenia. Journal of Clinical Psychopharmacology 26:554-559 5. Lin CH, Chou LS, Lin CH, Hsu CY, Chen YS, Lane HY* (2007): Early prediction of clinical
response in schizophrenia patients receiving atypical antipsychotic zotepine. The Journal of Clinical Psychiatry 68:1522-1527 (sci) [*corresponding author]
6. Lane HY, Liu YC, Huang CL, Hsieh CL, Chang YL, Chang L, Chang YC, Chang WH (2008):
Prefrontal executive function and D1, D3, 5-HT2A, and 5-HT6 receptors gene variations in healthy participants. Journal of Psychiatry and Neuroscience 33:47-53 (sci)
7. Lin CH, Lin KS, Lin CY, Chen MC, Lane HY* (2008): Time to rehospitalization in major depression patients taking venlafaxine or fluoxetine. The Journal of Clinical Psychiatry 69:54-59 (sci) [*corresponding author]
8. Lin YC, Chen HZ, Chang TJ, Lane HY* (2008): Hypokalemia following rapid titration of quetiapine treatment. The Journal of Clinical Psychiatry 69:165-166 (sci) [*corresponding
author]
9. Lane HY, Liu YC, Huang CL, Chang YC, Wu PL, Huang CH, Tsai G (2008): RGS4
polymorphisms predict clinical manifestations and responses to risperidone treatment in patients with schizophrenia. Journal of Clinical Psychopharmacology 28:64-68 (sci)
10. Tsai GE, Lane HY*, VanDenBerg CM, Liu YC, Tsai P, Jann MW (2008): Disposition of D-serine in Healthy Adults. The Journal of Clinical Pharmacology 48:524-527 (sci) [*shared
first author]
11. Lane HY, Liu YC, Huang CL, Chang YC, Liau CH, Tsai G (2008): Sarcosine (N-methylglycine) treatment for acute schizophrenia: a randomized, double-blind study. Biological Psychiatry 63:9-12 (sci) (selected for the commentary article)
12. Ma WF, Lane HY, Laffrey SC (2008): A model testing factors that influence physical activity for Taiwanese adults with anxiety. Research in Nursing and Health Apr 7 [Epub ahead of print (sci)
13. Chen CM, Hou YT, Liu JY, Wu YR, Lin CH, Fung HC, Hsu WC, Hsu Y, Lee SH, Hsieh-Li HM, Su MT, Chen ST, Lane HY, Lee-Chen GJ. PPP2R2B CAG repeat length in the Han Chinese in Taiwan: Association analyses in neurological and psychiatric disorders and potential functional implications. Am J Med Genet B Neuropsychiatr Genet. 2008 May 15. [Epub ahead of print] 14. Lin YC, Su HK, Ouyang WC, Lane HY* (2008): Zotepine-Induced QTc prolongation. Journal
of Clinical Psychopharmacology (in press) [*corresponding author]
15. Liu YC, Huang CL, Wu PL, Chang YC, Huang CH, Lane HY* (2008): Lack of association between AKT1 variances vs. clinical manifestations and social function in patients with
6
schizophrenia. Journal of Psychopharmacology Jul 17. [Epub ahead of print] [*corresponding
author] 四、計畫成果自評 本案為 3 年期計畫，我們已完成 120 名患者的收案進度。研究結果預期可以發表於國外重要學 術期刊。此外，我們以本計畫之經費支持，已有 15 篇 SCI 文獻發表，請參考 <三、參考文獻 > 所列。本研究進一步驗證精神分裂症之 NMDA 受體假說，並為未來開發新的精神病藥物奠 定基礎。
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行政院國家科學委員會補助專題研究計畫成果報告自我評估表
計畫名稱 NMDA 促進劑對精神分裂症之治療 計畫編號 NSC-94-2314-B-039-026, NSC-95-2314-B-006-119, NSC-96-2314-B-039-002 執行機構 中國醫藥大學 主 持 人 藍 先 元 自我評估項目： 一、研究方法是否與原計畫之設計相同 完全相同 □ 少部分不同 □ 大部分不同 □ 完全不同 未”完全相同”者請說明不同之項目與原因： 二、研究成果內容與原計畫書目的之相符程度 完全相符 □ 少部分不符 □ 大部分不符 □ 完全不符 未”完全相符”者請說明不符之項目與原因： 三、研究成果是否達成預期目標 □ 已達成且超過預期目標 已達成預期目標 □ 部分未達成 □ 均未達成 均請說明，未達成目標請務必說明原因： 四、對該研究成果應用價值之自我評估：(可複選) □可列為中醫師或中藥從業人員在職繼續教育專題演講之內容 □具出版專籍參考之價值 具發表於學術期刊之價值 □具備申請專利或技術移轉之潛力 □其他 五、其他8
