The selective cyclooxygenase-2 (COX-2) inhibitors have been associated with increased cardiovascular risk. The goal of the present study is to investigate the impacts of COX-2 inhibitors on biochemical indices in cardiovascular disease. We study the effects of Cox-II inhibitor using experimentally induced hyperlipidemic rats. We also investigate these biochemical markers in patients taking Celecoxib and NSAIDs. We hope these studies will reveal clinically useful biochemical markers for cardiovascular events in patients taking Cox-II inhibitor. DOH 2008
第二環氧酶抑制劑 (Cyclooxygenase II inhibitor, Cox-II inhibitor) 屬於非類固醇類抗發炎藥物的一種，其主要是抑制調控發炎作用和造成疼痛的前列腺素之合成。目前在台灣臨床上使用Cox-II 抑制劑止痛藥之最大族群之一是慢性關節炎病患，主要用於緩解發炎與疼痛。然而在2004年美國一項為期三年的的隨機對照臨床研究中卻發現服用 rofecoxib的患者其產生心血管不良反應的危險性明顯高於對照組，因而造成此藥全球性下市。至於另一被普遍使用之 Cox-II 抑制劑止痛藥 Celecoxib是否確實會直接增加心血管副作用的危險性仍未有定論。國內外多項研究顯示Cox-II 抑制劑對不同心血管副作用的相關危險因子所產生之影響有顯著不同。 由於心血管疾病常見終點事件的發生多為長期累積多元危險因子而成的歷程，針對心血管疾病和 Cox-II 抑制劑止痛藥之使用來評估藥物使用之安全性，進行長期且大規模的流行病學世代追蹤研究是必要的。臺灣之全民健保資料庫包含多年間全民心血管疾病其終點事件例如心肌梗塞、腦血管事件等醫師診斷，及心血管疾病患者與非患者其用藥細節與醫師處方等，提供了獨特而寶貴資訊。唯全民健保資料庫中尚無相關生化指標相關資訊; 此外長期之追蹤性研究需耗費相當的人力物力，往往在短期內尚無定論。若追蹤時間過短，可能會因為某些終點事件尚未出現而無法反映真實的結果，然若研究期程太長，又無法儘快排除國人在Cox-II 抑制劑止痛藥 Celecoxib使用安全上的疑慮，解決此問題可說是刻不容緩，值得各方專家投入研究。 本計畫結合台中榮總過敏免疫風濕科優質的專科臨床經驗及龐大病患群，與中興大學營養生技實驗室的學者，希望能透過進行臨床前驅研究，篩選出臨床上Cox-II 抑制劑止痛藥使用者之重要的中間生化指標 ，我們並期望本計畫能與全民健保資料庫所提供之資料互補且相輔相成，期望我們在生化指標的觀察，配合其他學者多年來持續追蹤進行之全民健保資料庫統計分析結果，共同協助增進國人使用Cox-II 抑制劑止痛藥 Celecoxib 之用藥安全性。

Polymorphisms occur in several genes encoding key enzymes in the folate pathway, may affect drug metabolism in patients with rheumatoid arthritis. Whether these genetic variations contribute to differential responses to antifolate drug in patients with rheumatoid arthritis remains to be investigated in the Taiwanese population. In this study, we will focus on the polymorphisms cellular folate uptake and retention genes. We are interested in studying the associations between genetic variations in these genes and the efficacy/side effects of anti-folate disease-modifying antirheumatic drug in Taiwan.
抗葉酸藥物如低劑量methotrexate及sulfasalazine被廣泛用於自體免疫疾病。這些抗葉酸藥物可經由干擾葉酸代謝反應或經由與腸道葉酸運輸子的競爭而抑制免疫細胞增殖，改善過度免疫反應。因此葉酸代謝酵素之基因多型性可能會影響抗葉酸藥物治療之效果。過去探討類風濕性關節炎患者使用methotrexate在臨床上治療上副作用之相關性之遺傳因子以亞甲基四氫葉酸還原酵素基因多型性為主。由於methotrexate藉由還原葉酸載體進入細胞內，並將藉由葉酸多重麩氨酸化合成酶轉換成多重麩氨酸鹽，因此可幫助增加methotrexate 於細胞內的滯留，因此我們認為此個二酵素可能對於抗葉酸藥物作用有關鍵的影響。本計畫針對影響國人抗葉酸藥物吸收與滯留之可能遺傳因子加以探討。有感於目前對於此二酵素研究較少且目前國人在此兩種重要的葉酸吸收之酵素基因多型性的分布未知，其基因多型性對於使用抗葉酸藥物使用之療效或副作用之影響亦未經探討，因此值得投入研究。計劃將收集臨床檢體評估藥效及藥物副作用、鑑定目標基因葉酸多重麩氨酸化合成酶以及還原葉酸載體等多型性及分析血液生化指標，相信對於國人使用抗葉酸藥物有長遠的幫助。

臺灣有超過十萬人患有類風濕性關節炎，類風濕性關節炎患者以女性居多, 男女比例約為1:3。根據國健署102~106「國民營養健康狀況變遷調查」年齡大於45歲之男性國人代謝症候群盛行率達 39.7% (增加1.8倍)，女性則達 32.7％(增加3.6倍)，女性增加幅度甚至是男性的 2 倍。傳統治療類風濕性關節炎的藥物包括非類固醇類消炎藥、類固醇、生物製劑及疾病調節抗風濕藥物，其中疾病調節抗風濕藥物 (disease-modifying antirheumatic drugs, DMARDs) 可延緩病程發展，阻止免疫系統進一步擴大破壞器官，但需較長時間生效,長期使用的耐受性較差，且多伴隨制副作用。Drug X 是類風濕性關節炎常用的一種 DMARD 藥物。臨床研究證實類風濕關節炎患者其心血管疾病的風險顯著增加，而目前有研究發現透過 Drug X 治療的類風濕性關節炎患者可以降低患心血管疾病的風險，顯示 Drug X 不僅可減緩類風濕性關節炎症狀而且還可能預防心血管疾病等合併症發生。過去研究有多重間接證據顯示 Drug X 可能會透過不同的機制調節脂肪酸及糖代謝路徑。然而其如何影響糖解作用、檸檬酸循環、及脂肪酸代謝目前均缺乏完整研究。尤其是 Drug X 如何影響糖類的碳骨架被拆解利用更無人探討, 此具新穎性。過去實驗室學長姊尚未發表的相關研究發現 Drug X 可能會影響人體葉酸代謝，並進一步影響組織中硫-腺核苷甲硫胺酸的含量以及DNA 整體甲基化程度, 取得中華民國專利。近年研究室陸續建立新的能量代謝與追蹤碳流追蹤平台，不僅屢獲專利、也連續獲得 2019未來科技突破獎及2020 國家新創獎。過去有研究發現使用 Drug X 之冠心病患者血清中的穀氨酸草酰乙酸轉氨酶和穀氨酸丙酮酸轉氨酶。然而長期使用低劑量抗發炎 Drug X 之類風濕關節炎患者中 Drug X 是否會透過調節肝臟中丙氨酸轉氨酶活性進而影響丙氨酸平衡尚未被探討過。其次, 過去也有研究發發現短期較高劑量 Drug X 及其代謝產物會顯著抑制大鼠腎臟細胞中粒線體內琥珀酸脫氫酶活性，然而在長期使用低劑量抗發炎 Drug X 是否會調控肝臟中琥珀酸脫氫酶相關路徑未被探討過。我們提出假說認為此藥物可能透過改變丙酮酸轉氨酶活性進而影響丙酮酸供應及平衡; 此外此藥物可能會透過抑制肝臟中粒線體琥珀酸脫氫酶活性進而阻礙琥珀酸轉換成延胡索酸及蘋果酸，造成此路徑的代謝流停滯或減緩進而影響粒線體能量代謝。此外還有研究發現此藥物代謝產物之一的氨基水楊酸能增加脂肪酸的氧化，而高脂飲食小鼠中服用此藥物能減少其血中三酸甘油脂和游離膽固醇，並減輕肝臟三酸甘油酯堆積。臨床發現類風濕關節炎與心血管疾病的風險顯著增加，接受此藥物治療的類風濕關節炎患者其患心血管疾病的風險顯著降低, 但實際原因和機制尚未明確，確切的代謝路徑仍有待釐清。本研究針對此藥物做相關代謝路徑的深入探討, 建立穩定同位素 (stable isotopic tracers) 脂肪酸代謝及檸檬酸循環系統追蹤平臺，深入探討此藥物所影響的代謝路徑。目前初步實驗發現此藥物會影響糖解作用及檸檬酸循環代謝路徑特定代謝物含量。由於此藥物持續被發現更多臨床醫學治療上的應用，希望以高端的技術探討此藥物如何調節糖解作用、檸檬酸循環、膽固醇代謝、脂肪酸合成等關鍵代謝路徑。相信對未來臨床應用有很大助益!

背景：抗葉酸甲氨蝶呤 (methotrexate) 是治療人類類風濕性關節炎 (rheumatoid arthritis) 最常用的疾病抗風濕藥物。粒線體產生的甲酸鹽對於葉酸介導的單碳代謝至關重要。嚴謹動力學的研究對於研究甲氨蝶呤如何影響甲酸鹽穩態有很大的幫助。材料與方法：結合細胞模式與穩定同位素追蹤研究與氣相層析質譜平台，我們系統性地研究甲氨蝶呤如何干擾粒線體和細胞質甲酸鹽代謝分配。結果：甲氨蝶呤顯著降低細胞及小鼠肝臟和骨髓中透過粒線體生成的甲酸鹽所支援的脫氧胸苷酸新合成 (deoxythymidylate, TMP) 和甲硫氨酸 (methionine)，研究結果支持我們的假設，即甲氨蝶呤會耗盡線粒體單碳供應。亞葉酸 (folinate) 對於細胞和不同代謝系統路徑顯示出選擇性地拯救效應。針對單碳代謝路徑亞葉酸可有效逆轉甲氨蝶呤對於細胞脫氧胸苷酸新合成中來自粒線體甲酸依賴性單碳代謝之抑製作用，但卻無法改善人類肝源細胞中的甲硫氨酸之合成。亞葉酸無法完全恢復甲氨蝶呤對肝中線粒體甲酸鹽利用合成甲硫氨酸之抑制，表明臨床上若意圖用亞葉酸減緩甲氨蝶呤治療中對肝中甲硫氨酸代謝的療效效果有限。結論：在細胞模式中我們證明甲氨蝶呤會特異性地消耗粒線體單碳代謝的供應等新發現，除了肝臟轉甲基化之外，可以通過補充亞葉酸來改善甲氨蝶呤的甲酸鹽消耗。這些結果表明，臨床使用低劑量甲氨蝶呤可能透過線粒體甲酸鹽消耗來阻礙單碳代謝。 低劑量甲氨蝶呤治療所造成的的系統性和組織特異性甲酸鹽耗竭現象、以及補充亞葉酸鹽在改善甲酸鹽消耗的效益值得在臨床實踐中被仔細評估並提出解決策略。to learn more, see 2021 Jan IJMS