應(yīng)用蒙特卡羅模擬法優(yōu)化產(chǎn)ESBLs腸桿菌感染的拉氧頭孢給藥方案

陳世文，范佳清（重慶市急救醫(yī)療中心藥劑科，重慶400014）

由于近年來(lái)臨床抗生素的廣泛應(yīng)用和濫用，造成耐藥菌株不斷增多，某些細(xì)菌對(duì)多種藥物有較強(qiáng)、較廣的耐藥性，這給臨床治療帶來(lái)一定的困難。為了避免產(chǎn)生耐藥性，臨床醫(yī)師要注意抗菌藥物的合理應(yīng)用，按照細(xì)菌藥物敏感試驗(yàn)個(gè)體化用藥；醫(yī)院要加強(qiáng)細(xì)菌室的建設(shè)和人才培養(yǎng)，使菌種鑒定和藥物敏感性監(jiān)測(cè)工作及時(shí)準(zhǔn)確；醫(yī)院還要系統(tǒng)地監(jiān)測(cè)當(dāng)?shù)睾捅踞t(yī)院的細(xì)菌種類及其藥敏譜，要有定期、快速、系統(tǒng)的報(bào)告機(jī)制，使醫(yī)師在經(jīng)驗(yàn)用藥時(shí)有據(jù)可依。

本研究的目的在于評(píng)估拉氧頭孢抑制產(chǎn)超廣譜β-內(nèi)酰胺酶（ESBLs）菌株的活性，并根據(jù)抗菌藥物藥動(dòng)學(xué)/藥效學(xué)（PK/PD）理論，采用蒙特卡羅模擬（MCS）法，對(duì)產(chǎn)ESBLs腸桿菌引起感染時(shí)給予的拉氧頭孢給藥方案進(jìn)行優(yōu)化。

1 材料與方法

1.1 菌株

①產(chǎn)ESBLs菌株[日本和美國(guó)模式培養(yǎng)物集存庫(kù)（ATCC）]：28株分離株[其中，CTX-M型18株，猿皰疹病毒（SHV）4株，TEM型6株]：大腸桿菌（10）；肺炎克雷伯菌（7）；產(chǎn)酸克雷伯菌（6）；變形桿菌（5）。②產(chǎn)ESBLs菌株[運(yùn)用聯(lián)合庫(kù)存管理（JMI）在全球收集]：110株分離株（CTX-M型62株，SHV 22株，TEM型2株，其他24株）：大腸桿菌（49），肺炎克雷伯菌（27），陰溝腸桿菌（9），弗勞地枸櫞酸桿菌（6），粘質(zhì)沙雷氏菌（10），吲哚陽(yáng)性變形桿菌（9）。③不產(chǎn)生ESBLs的菌株（JMI在全球收集）：100株分離株。④嗜麥芽窄食假單胞菌（日本）：49株分離株。

1.2 抗生素

拉氧頭孢、頭孢吡肟、哌拉西林/他唑巴坦、克拉維酸。

1.3 方法

針對(duì)產(chǎn)ESBLs的菌株，按照美國(guó)臨床實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（CLSI）的肉湯稀釋法測(cè)定最低抑菌濃度（MIC）。通過(guò)MCS法模擬了由穩(wěn)定狀態(tài)下游離藥物濃度（%f T＞MIC）得出的高于MIC的時(shí)間百分比。拉氧頭孢的藥動(dòng)學(xué)參數(shù)取自日本Ⅰ期研究，頭孢西丁的藥動(dòng)學(xué)參數(shù)由采用兩房室模型Ⅰ期研究的血漿濃度估計(jì)得出。假定藥動(dòng)學(xué)參數(shù)的個(gè)體間變異呈一個(gè)對(duì)數(shù)正態(tài)分布，變異系數(shù)為20%（見(jiàn)表1）。劑量：1 g或2 g，每日4次，輸注時(shí)間超過(guò)1 h。通過(guò)對(duì)5000名虛擬患者針對(duì)每種菌屬采用相應(yīng)劑量計(jì)算得出目標(biāo)（70%f T＞MIC）達(dá)成概率。

表1 蒙特卡羅模擬的藥動(dòng)學(xué)參數(shù)Tab 1 Pharmacokinetics parameters of Monte-carlo simulation

2 結(jié)果

2.1 全球臨床分離株的MIC90

收集全球臨床分離株，測(cè)試其產(chǎn)生與不產(chǎn)生ESBLs的菌株，在哌拉西林/他唑巴坦、頭孢吡肟、拉氧頭孢以及拉氧頭孢與克拉維酸聯(lián)合使用情況下的MIC90濃度，并進(jìn)行比較，結(jié)果如表2。

表2 全球臨床分離株的MIC90Tab 2 MIC90of global clinical separated strains

從表2可見(jiàn)，拉氧頭孢抗大腸桿菌和肺炎克雷伯菌的MIC90分別為2 μg/ml和8 μg/ml。然而，哌拉西林/他唑巴坦抗大腸桿菌和肺炎克雷伯菌的 MIC90分別為 128 μg/ml和＞256 μg/ml，頭孢吡肟抗大腸桿菌和肺炎克雷伯菌的MIC90均＞64μg/ml。拉氧頭孢與克拉維酸聯(lián)合使用較之拉氧頭孢單獨(dú)使用，抗大腸桿菌和肺炎克雷伯菌的MIC90區(qū)別不大；而頭孢吡肟與克拉維酸聯(lián)合使用較之頭孢吡肟單獨(dú)使用，MIC90顯著降低。結(jié)果表明，與頭孢吡肟相比，拉氧頭孢抗ESBLs更穩(wěn)定；與頭孢吡肟和哌拉西林/他唑巴坦等頭孢菌素相比，拉氧頭孢抗嗜麥芽窄食假單胞菌的活性更高。

2.2 拉氧頭孢用于蒙特卡羅模擬的臨床分離株的MIC分布

抗菌藥物對(duì)某一細(xì)菌所有的分離菌株的敏感性，常用MIC分布所示的臨床分離總菌株的百分比表示，如MIC90和MIC50。從PK/PD的角度來(lái)看，表示抗菌藥物藥動(dòng)學(xué)參數(shù)和藥效學(xué)微生物學(xué)參數(shù)MIC之間定量關(guān)系的PK/PD指數(shù)，對(duì)找出抗菌藥物的臨床最佳給藥方案至關(guān)重要。拉氧頭孢用于蒙特卡羅模擬的臨床分離株的MIC分布結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3可見(jiàn)，拉氧頭孢抗全球的產(chǎn)ESBLs肺炎克雷伯菌MIC90和 MIC50分別為 8 μg/ml和 0.5 μg/ml，抗全球的產(chǎn) ESBLs大腸桿菌MIC90和MIC50分別為 2 μg/ml和 0.5 μg/ml，抗日本和ATCC的產(chǎn)ESBLs菌MIC90和MIC50分別為2μg/ml和0.5μg/ml，抗日本的嗜麥芽窄食假單胞菌MIC90和MIC50分別為32 μg/ml和16 μg/ml。表明拉氧頭孢對(duì)于產(chǎn)ESBLs菌株的抗菌活性強(qiáng)于日本的嗜麥芽窄食假單胞菌。

表3 拉氧頭孢用于蒙特卡羅模擬的臨床分離株的MIC分布Tab 3 MIC distribution of clinical separated strains of latamoxef for Monte-carlo simulation

2.3 全球分離株通過(guò)蒙特卡羅模擬測(cè)定的目標(biāo)達(dá)成概率

依據(jù)PK/PD模型，對(duì)給藥方案進(jìn)行MCS，可以得到PK/PD指數(shù)特定目標(biāo)的獲取概率，稱為達(dá)成概率（Probability of target attainment，PTA）。

2.3.1 產(chǎn)ESBLs大腸桿菌（全球分離株）。當(dāng)%f T＞MIC＞40%，所有給藥方案的目標(biāo)達(dá)成概率（TA%）均達(dá)到80%；當(dāng)%f T＞MIC＞70%，每次1 g，每日2次，3 h輸注，TA%達(dá)到80%。

2.3.2 產(chǎn)ESBLs肺炎克雷伯菌（全球分離株）。當(dāng)%f T ＞40%，所有給藥方案的TA%均達(dá)到80%；當(dāng)%f T＞MIC＞70%，每次1 g，每日3次，2 h輸注，TA%達(dá)到80%。

2.3.3 產(chǎn)ESBLs菌株（日本和ATCC）。當(dāng)%f T＞MIC＞40%，所有給藥方案的TA%均達(dá)到80%；當(dāng)%f T＞MIC＞70%，每次1 g，每日2次，2 h輸注，TA%達(dá)到80%。

2.3.4 嗜麥芽窄食假單胞菌（日本）。當(dāng)%f T＞MIC＞40%，每次2 g，每日3次，3 h輸注，TA%達(dá)到70%。

根據(jù)MCS結(jié)果，在70%f T＞MIC獲得80%TA%的有效給藥方案是：每12小時(shí)輸注1 g劑量，輸注時(shí)間超過(guò)3～4 h，用于抗大腸桿菌；每8小時(shí)輸注1 g劑量，輸注時(shí)間超過(guò)2～4 h，用于抗肺炎克雷伯菌。

3 討論

MCS法是20世紀(jì)40年代提出的一種以概率統(tǒng)計(jì)理論為指導(dǎo)的數(shù)值計(jì)算方法，是采用不同統(tǒng)計(jì)取樣技術(shù)（如隨機(jī)數(shù)字、偽隨機(jī)數(shù)字等）來(lái)提供定量問(wèn)題近似解決方案的隨機(jī)模擬方法[1-3]。蒙特卡羅PK/PD模型根據(jù)抗菌藥物的血藥濃度變化和對(duì)細(xì)菌MIC分布的總集合數(shù)據(jù)，用計(jì)算機(jī)模擬出1000、5000或10000例的血藥濃度與MIC的關(guān)系，計(jì)算獲得抗菌藥物有效性的條件，對(duì)抗菌藥物及其給藥方法的有效性進(jìn)行定量評(píng)價(jià)[4]。本研究根據(jù)抗菌藥物PK/PD理論，采用MCS法，對(duì)產(chǎn)ESBLs腸桿菌引起感染時(shí)給予的拉氧頭孢給藥方案進(jìn)行優(yōu)化。

由產(chǎn)ESBLs腸桿菌引起的感染，基于有效抗生素有限，治療十分困難。拉氧頭孢是在日本臨床使用的氧頭孢烯類藥物之一[5-6]。

拉氧頭孢對(duì)產(chǎn)ESBLs菌具有強(qiáng)大的抗菌活性。聯(lián)合克拉維酸的研究顯示，與頭孢吡肟相比，拉氧頭孢抗ESBLs更為穩(wěn)定。根據(jù)MCS法[7]，本研究中所有給藥方案，當(dāng)%f T＞MIC＝40%，TA%均達(dá)到80%；采用每次1 g，每日3次，2 h輸注的給藥方案，TA%達(dá)到80%。

與其他頭孢菌素相比，拉氧頭孢具有更高的抗嗜麥芽窄食假單胞菌活性。根據(jù)MCS法，采用每次2 g，每日3次，3 h輸注的給藥方案，TA%達(dá)到70%。

本研究證明，拉氧頭孢在抗ESBLs菌株方面，具有高度活性，可有效治療產(chǎn)ESBLs腸桿菌引起的感染[8]，對(duì)嗜麥芽窄食假單胞菌同樣具有強(qiáng)大的抗菌活性。

本研究所應(yīng)用的藥動(dòng)學(xué)模型為一室模型，而二室模型更接近于藥物代謝過(guò)程的實(shí)際情況，在今后的研究中應(yīng)進(jìn)一步應(yīng)用二室模型進(jìn)行模擬分析[9-10]。研究所用的藥動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)來(lái)源于健康志愿者的資料，而患者藥動(dòng)學(xué)參數(shù)的變異比健康志愿者大，因此，健康志愿者的藥動(dòng)學(xué)參數(shù)相當(dāng)于對(duì)患者的保守估計(jì)[11]。應(yīng)用患者的藥動(dòng)學(xué)參數(shù)進(jìn)行模擬分析給藥方案，所得到的優(yōu)化方案對(duì)于臨床將具有更大的實(shí)際指導(dǎo)意義。目前國(guó)內(nèi)相關(guān)的患者藥動(dòng)學(xué)資料極少，在今后的工作中可測(cè)定患者的藥動(dòng)學(xué)參數(shù)，建立不同疾病的藥動(dòng)學(xué)資料數(shù)據(jù)庫(kù)[12]。

本研究主要是針對(duì)拉氧頭孢治療產(chǎn)ESBLs腸桿菌引起感染時(shí)的給藥方案進(jìn)行優(yōu)化。產(chǎn)ESBLs腸桿菌為臨床分離的主要病原體，應(yīng)進(jìn)一步地研究其他類型的藥物，以更好地指導(dǎo)臨床合理用藥。本研究以及目前國(guó)內(nèi)、外的相關(guān)研究都是針對(duì)一種具體細(xì)菌、一類感染或者一種藥物來(lái)進(jìn)行MCS分析，得到優(yōu)化給藥方案用來(lái)指導(dǎo)臨床的經(jīng)驗(yàn)治療。而遇到具體的某例患者或情況相似的患者，如何應(yīng)用最有效的給藥方案來(lái)治療則是今后的研究方向。

由于各地區(qū)抗生素的使用策略不同，所分離菌株產(chǎn)ESBLs的類型也不同。目前全世界已發(fā)現(xiàn)近200種不同類型的ESBLs，它們可水解包括第3代（甚至第4代）頭孢菌素在內(nèi)的多種抗生素，并可在醫(yī)院內(nèi)引起暴發(fā)流行，給臨床治療帶來(lái)極大的困難。從目前情況來(lái)看，拉氧頭孢對(duì)臨床分離的各種產(chǎn)酶菌耐藥率極低，對(duì)包括質(zhì)粒及染色體介導(dǎo)的各種β-內(nèi)酰胺酶的穩(wěn)定性較高，可作為臨床治療由腸桿菌科細(xì)菌引起醫(yī)院內(nèi)感染的一線用藥；還可將這些給藥方案進(jìn)行多中心、大樣本、前瞻性研究，以了解這些優(yōu)化方案的臨床療效。

[1]張沛，朱金濤.醫(yī)院感染菌株對(duì)拉氧頭孢藥敏性研究[J].健康必讀，2011，10（10）：336.

[2]楊青，陳云波，顧怡明，等.氧頭孢烯類抗生素對(duì)產(chǎn)超廣譜β-內(nèi)酰胺酶菌株的體外抗菌活性研究[J].中國(guó)感染與化療雜志，2003，3（6）：344.

[3]張騫峰，王愛(ài)民，孫增先，等.產(chǎn)超廣譜β-內(nèi)酰胺酶的大腸埃希菌和肺炎克雷伯菌所致醫(yī)院感染的危險(xiǎn)因素分析[J].中國(guó)藥房，2011，22（46）：4375.

[4]李耘，劉健，薛峰，等.衛(wèi)生部全國(guó)細(xì)菌耐藥監(jiān)測(cè)網(wǎng)（Mohnarin）2007－2008年報(bào)告[J].中國(guó)臨床藥理學(xué)雜志，2011，27（5）：324.

[5]劉玲玲.產(chǎn)ESBLs大腸埃希菌耐藥性與抗菌藥物使用量的相關(guān)性分析[J].中國(guó)藥房，2011，22（46）：4371.

[6]趙楊，張銳.院內(nèi)產(chǎn)超廣譜β-內(nèi)酰胺酶的大腸埃希菌、肺炎克雷伯菌感染臨床用藥分析[J].吉林醫(yī)學(xué)，2010，31（6）：786.

[7]王若倫，邱正國(guó)，駱軍.我院第3代頭孢菌素類藥年用量變化與產(chǎn)ESBLs細(xì)菌分離率的相關(guān)性研究[J].中國(guó)藥房，2007，18（10）：268.

[8]王思穎，彭六保，曾小慧，等.Markov模型應(yīng)用于藥物經(jīng)濟(jì)學(xué)中效用值的計(jì)算及實(shí)例分析[J].中國(guó)藥房，2012，23（18）：401.

[9]孫宏莉，徐英春，王輝，等.2004－2005年中國(guó)社區(qū)獲得呼吸道感染常見(jiàn)病原菌耐藥性研究[J].中國(guó)感染與化療雜志，2008，8（1）：24.

[10]顧鵬，邢茂，張恩娟.PK/PD理論在治療多重耐藥菌中的意義與作用[J].中國(guó)藥房，2011，22（38）：217.

[11]王雪，王先坤.我院2009－2010年革蘭陽(yáng)性菌耐藥性分析與臨床用藥對(duì)策[J].中國(guó)藥房，2012，23（6）：623.

[12]趙欣欣.我院頭孢菌素類基本藥物的應(yīng)用分析[J].中國(guó)藥房，2011，22（1）：40.