全面QT／QTc研究方法在喹諾酮類抗菌藥物中研究的進展

曹國英， 張 菁， 奚悅文

全面QT／QTc研究方法在喹諾酮類抗菌藥物中研究的進展

曹國英， 張 菁， 奚悅文*

喹諾酮類； QTc延長； 心臟毒性

近年來新藥的研發(fā)費用越來越高，風險越來越大。因此如何及早發(fā)現(xiàn)新藥研發(fā)過程中的不利因素，合理評估藥物的研發(fā)前景對藥物研發(fā)十分重要。其中藥物引發(fā)的心電圖QT間期延長，雖然發(fā)生率不高，但潛在危險性大，心電復極化延長可潛在增加室性心律失常的風險，嚴重時甚至可引起尖端扭轉(zhuǎn)型室性心動過速（torsades de pointes ventricular heartbeat tachycardia，TdP）。TdP是介于室性心動過速與心室顫動之間的一種特殊類型的惡性心律失常，易致猝死［1］。國內(nèi)外對此問題已達成基本共識，因此新藥研發(fā)過程中的及時發(fā)現(xiàn)和綜合評估對加強致QT間期延長藥物的認識和管理就顯得尤為重要。美國食品藥品監(jiān)督管理局（Food and Drug Administration，F(xiàn)DA）為此于2002年11月發(fā)布了非抗心律失常藥潛在致QT／QTc間期延長和致心律失常的臨床前評價和臨床評價兩個指導原則的討論稿［2］。

在抗菌藥物中，QT間期延長可發(fā)生于大環(huán)內(nèi)酯類（如克拉霉素、紅霉素）、酮內(nèi)酯類（如泰利霉素）和氟喹諾酮類（如：環(huán)丙沙星、左氧氟沙星、莫西沙星、氧氟沙星、司帕沙星）。臨床上已經(jīng)觀察到與氟喹諾酮類抗菌藥物相關的Td P個案，發(fā)生率自高至低依次為司帕沙星、格帕沙星、加替沙星、左氧氟沙星、氧氟沙星、環(huán)丙沙星。格帕沙星上市不久，因發(fā)生7例嚴重的心臟毒性致死事件（其中3例為Td P）而撤出市場。司帕沙星也因類似原因及光敏反應影響其在部分國家的使用［3］。

2005年5月，人用藥品注冊技術要求國際協(xié)調(diào)會（International Conference on Harmonization of Technical Requirements for Registration of Pharmaceuticals for Human Use，ICH）的S7B和E14專家工作組，發(fā)布了關于藥物延長心臟復極化研究的指導原則［4-5］?，F(xiàn)就全面QT／QTc研究方法在喹諾酮類抗菌藥物中研究進展作一綜述，探討新藥研發(fā)中QT評價的重要性。

一、全面QT／QTc研究方法及結(jié)果解析

ICH-E14指南提出了全面QT／QTc研究（Thorough QT／QTc Study，TQT／QTc）的概念。該研究是指在藥物的臨床試驗初期，通過對受試者所有心電圖變化作出全面的觀察和描述，測量QT／QTc間期延長情況，明確該藥物是否對心臟復極存在影響，以及影響的程度，判斷其引發(fā)惡性心律失常的風險，并為決定藥物是否進入下一步研發(fā)提供數(shù)據(jù)支持。

（一）試驗設計 由于影響QT／QTc的因素很多，為了控制潛在偏倚的產(chǎn)生，一個典型TQT試驗設計至少應包括4組：陰性對照（安慰劑）、陽性對照、治療劑量和超治療劑量；并在試驗設計中采用隨機、盲法、交叉或平行研究等方法［6］。

對于受試者整體，交叉試驗所需的受試者數(shù)量較少，且可作自身對照，能夠減少個體間變異。對于受試者個體，交叉試驗可以更好地校正心率數(shù)據(jù)。但該方法研究周期較長，存在受試者退出試驗而使整體結(jié)果失效的風險。因而對于半衰期較長的藥物、多劑量或多治療組的比較時，建議選擇平行試驗研究［4-5］。

設立陽性對照組，可以建立試驗的靈敏度，從而大幅提高研究的可信度。與基線QT／QTc間期相比，陽性對照應該能夠使平均QT／QTc延長5 ms，最大延長作用大于10 ms（95%單側(cè)置信區(qū)間的上限）。亦即需要通過檢測陽性對照證明，此項研究具有能夠檢測QTc延長5 ms以上的靈敏度。目前最常用的陽性對照藥物是莫西沙星［7］。陰性對照（安慰劑對照）主要用于檢測由于受試者自身變異導致的QT間期的晝夜和日均變異。因此，一種新藥引起的相對于基線的QT／QTc改變值（△QTc），是通過與安慰劑組的時間匹配的對比，并采用恰當?shù)慕y(tǒng)計模型進行校正，獲得“安慰劑校正的相對于基線的QTc改變值（△△QTc）”［8］。超治療劑量組，通常用來模擬肝功能衰竭或腎衰竭或合并應用抑制研究藥物代謝的藥物等情況，通常其劑量為治療劑量的2～6倍。確切的劑量應根據(jù)受試者最大耐受劑量選擇［6］。

（二）心電圖數(shù)據(jù)的采集和測量 目前在TQT研究中，數(shù)據(jù)采集主要應用常規(guī)12導聯(lián)體表心電圖，關于能否采用動態(tài)心電圖技術，還存在爭議［9］。TQT研究中，采集心電圖的時間點應取決于研究藥物及其代謝產(chǎn)物的藥動學特性。由于藥物血漿峰值濃度并不總是與藥物對QT／QTc間期的峰值作用相一致，因此心電圖采集時間除應盡量接近血藥峰濃度的時間點外，尚需在峰值濃度過后繼續(xù)記錄心電圖，以研究藥物及其代謝產(chǎn)物對心臟復極的峰值和延遲效應。

TQT研究中，心電圖的記錄主要采用常規(guī)12導聯(lián)體表心電圖。最好采用500 Hz或1 000 Hz高采樣率的數(shù)字式心電圖機可以保證測量的精度，心電圖機需定期校正維護并將相關文件存檔。在多中心臨床試驗中，需統(tǒng)一培訓心電圖技師，使他們在皮膚準備、電極位置及患者體位等操作上保持一致。讀圖出具ECG報告者需對采集時間點、組別及受試者分組信息等保持盲態(tài)，內(nèi)部及外部讀圖者之間的變異程度需在盲態(tài)下經(jīng)第三方評估者對正常及異常數(shù)據(jù)結(jié)果進行重新評價。

（三）QT間期的校正 QT間期的長度與心率呈負相關。因此在關于心臟復極的研究中，需要對心率進行校正。QTc實際上是指心率為60次／min的QT間期。計算QTc的公式多種多樣，其中最常用的是Bazett’s公式（QTcB＝QT／RR0．5）和Fridericia’s公式（QTcF＝QT／RR0．33）。這2個公式，假定QT與心率呈指數(shù)關系。在心率變化較大時，采用Bazett’s公式可能會過度校正，從而導致QT延長假陽性；而Fridericia’s公式則可能由于校正不足而導致假陰性。由于這些公式存在缺陷，因此有研究提出其他校正公式。比如Framingham公式［QTc L＝QT+0．154*（1-RR）］，其假定QT與心率呈線性關系，對研究人群的QT／RR數(shù)據(jù)，采用線性回歸方法進行斜率的預測，應用此斜率可更好地校正心率對QT的影響。因此美國心臟病協(xié)會的心電圖標準化和解讀指南，推薦將該公式用于QT校正。此外，還有基于人群特異性研究的校正公式及基于個體特異性的校正公式（QTcI）。ICH-E14指南強調(diào)，盡管基于個體特異性的校正公式最適于TQT和早期臨床研究，但所有審批申請，仍需呈交經(jīng)Bazett’s和Fridericia’s公式校正的QT間期數(shù)據(jù)［4］。

（四）TQT研究結(jié)果的解析 TQT研究的陰性結(jié)果，是指給藥后QT／QTc間期與基線QT／QTc間期相比，與時間匹配的藥物對QT／QTc間期的最大延長作用應小于10 ms（95%單側(cè)置信區(qū)間的上限）。該定義可以確保研究藥物對QT／QTc間期的平均延長作用，不超過5 ms。如果藥物對QT／QTc間期的延長作用超過上述限值，即為陽性結(jié)果。如果TQT研究的結(jié)果為陽性，則應在藥物研發(fā)的后續(xù)階段進行擴大的心電圖安全性評價，并收集試驗中出現(xiàn)的有關不良反應方面的信息。如果TQT研究的結(jié)果為陰性，則此前收集的基線和治療周期中的心電圖數(shù)據(jù)，將足以進行藥物研發(fā)后續(xù)階段的評價。

對QT／QTc間期的數(shù)據(jù)分析主要包括集中趨勢分析及分類分析，這2種分析均可提供臨床安全性分析的相關信息。集中趨勢分析在評估一種新藥對QT／QTc間期的影響時，通常應用試驗組與對照組（基線校正）與時間匹配的QT／QTc間期的平均變化來分析；集中趨勢分析也可分析每一例受試者藥物峰濃度（Cmax）前后的QT／QTc間期變化，這種方法對分析吸收或代謝在受試者間變異較大的藥物尤其重要。分類分析通常用來分析達到或超過設定的QT／QTc間期變化上限值的受試者數(shù)據(jù)。臨床上重要的QT／QTc間期變化可能包括QT／QTc間期絕對值或與基線比較的差值。這2個值的上限值尚未達到共識，如上限值設定過低，則可能出現(xiàn)假陽性；如上限值設定過高，則可能增加假陰性的風險。因此在臨床試驗中，通常使用多種上限值來共同分析。QT／QTc間期絕對值延長：＞450 ms、＞480 ms或＞500 ms；與基線比較的差值：＞30 ms或＞60 ms。除集中趨勢分析及分類分析外，尚有分析藥物暴露量與QT／QTc間期變化的關系。

二、喹諾酮類抗菌藥物中QTc研究進展

（一）莫西沙星 氟喹諾酮類抗菌藥物莫西沙星可通過微弱阻滯快速激活鉀離子通道而預期產(chǎn)生校正的QT（QTc）輕度延長。莫西沙星預期可誘導QTc變化的特點，使其成為新藥I期臨床試驗時全面QT／QTc研究中的陽性對照藥。盡管莫西沙星可引起QTc延長，但尚無證據(jù)表明莫西沙星會引起心血管事件的增加。

據(jù)德國柏林醫(yī)學院心血管科Haverkamp等［10］報道的有關莫西沙星心血管安全性的最新研究結(jié)果，他們收集了莫西沙星與其他抗菌藥物Ⅱ期至Ⅳ期大樣本臨床試驗中，在不同患者群體中的心血管安全性比較。莫西沙星治療方案為400 mg口服單藥治療或靜脈序貫口服治療。在64個臨床試驗中，共有21 298例患者接受口服治療（10 613例患者服用莫西沙星，10 685例患者服用阿莫西林、阿奇霉素、左氧氟沙星等其他抗菌藥物），同時有6 846例患者接受靜脈序貫口服治療（3 431例患者為接受莫西沙星組，3 415例患者為接受氨芐西林、頭孢曲松、左氧氟沙星等其他抗菌藥物組）。莫西沙星組和其他抗菌藥物組發(fā)生與藥物相關的心血管不良事件比率相當（口服組分別為6．6%和5．8%；靜脈序貫口服治療組分別為11．0%和12．0%）?？诜M與靜脈序貫口服治療組發(fā)生與藥物相關的心血管不良反應比率均較低，口服組中，莫西沙星組與其他抗菌藥物組分別為3．2%和2．4%；靜脈序貫口服治療組中，莫西沙星組與其他抗菌藥物組分別為1．4%和1．5%。在28 144例患者中，有5例患者發(fā)生與藥物相關的心血管事件導致死亡，4例為其他抗菌藥物組，1例為莫西沙星組。莫西沙星在QTc延長高風險患者人群（如入住ICU的社區(qū)獲得性肺炎、使用呼吸機、曾有QTc間期基線延長史、女性及65歲以上）中的心血管不良事件發(fā)生率低。莫西沙星治療后，出現(xiàn)預期的QTcB和QTc F小幅延長，其中口服組延長分別為6．4 ms和7．5 ms，靜脈序貫口服治療組第1天延長分別為6．1～10．1 ms和0．8～11．4 ms，第3天延長分別為4．4～6．6 ms和1．8～14．5 ms，無TdP發(fā)生。

Yan等［11］報道，由于莫西沙星通常作為全面QT／QTc研究中的陽性對照藥，因此了解莫西沙星給藥后的QTc變化特性對于今后確證研究藥物的QTc影響非常重要。作者收集了健康志愿者中進行的20個莫西沙星藥物濃度及QTc間期研究的數(shù)據(jù)，包括14個交叉研究及6個平行研究，評估了莫西沙星給藥后24 h對QTcF（基于Fridericia公式計算）間期的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)對QTc間期延長最大效應發(fā)生在達峰時間（Tmax）附近，即給藥后2～4 h，交叉研究和平行研究最大效應值分別為12 ms和11 ms。因此，給藥后3～5個時間點（Tmax附近）的QTc數(shù)據(jù)基本能支持莫西沙星誘導QTc間期延長的結(jié)論。

（二）左氧氟沙星和環(huán)丙沙星 Makaryus等［12］報道，氟喹諾酮類環(huán)丙沙星和左氧氟沙星導致QTc間期延長的可能性較其他氟喹諾酮類藥物小。38例感染性疾病患者平均年齡（65±19）歲；女23例，男15例，服用環(huán)丙沙星或左氧氟沙星，在給藥前及首劑給藥后至少48 h予以12導聯(lián)心電圖檢測，用Bazett’s校正計算公式計算QTc。結(jié)果38例患者中治療劑量的環(huán)丙沙星和左氧氟沙星對QTc延長的最大延長作用及平均延長作用均為陰性。

Tsikouris等［13］報道在一項開放、自身交叉的臨床研究中，13名健康志愿者中隨機交叉接受環(huán)丙沙星500 mg，每日2次，左氧氟沙星500 mg，每日1次或莫西沙星400 mg，每日1次，連續(xù)7 d給藥，清洗期1周。給藥前、第1劑給藥后2 h及給藥7 d后予以12導聯(lián)心電圖檢測。結(jié)果給藥7 d后，莫西沙星組出現(xiàn)QTc間期較基線延長6 ms，而環(huán)丙沙星及左氧氟沙星組未致QTc間期延長。

Taubel等［14］為了探索左氧氟沙星對健康志愿者的QTc間期影響以及ICH-E14中有關QT／QTc最佳陽性對照藥的選擇，開展了一項4周期、自身交叉設計研究左氧氟沙星1 000 mg及1 500 mg、莫西沙星400 mg、安慰劑4組在健康志愿者中對QT／QTc的影響。結(jié)果莫西沙星400 mg組的平均QTcI（基于個體特異性的校正QTc）較安慰劑組延長，給藥后3．5 h達最大延長時間，為13．19 ms；左氧氟沙星1 000 mg及1 500 mg組的平均QTcI也均較安慰劑組延長，給藥后3．5 h達最大延長時間，分別為4．42 ms（95%置信區(qū)間2．44 ms，6．39 ms）和7．44 ms（95%置信區(qū)間5．47 ms，9．42 ms）。因此，作者提出超治療劑量左氧氟沙星及治療劑量莫西沙星均可作為QTc研究的陽性對照藥。

Sugiyama等［15］報道，全面QT／QTc研究結(jié)果在何種程度上需要橋接尚未達到共識。他們比較了日本受試者及高加索受試者（均為健康志愿者）服用左氧氟沙星后的2個研究結(jié)果，分析了不同人種間是否存在相似的劑量-效應反應?；贔ridericia公式（QTc F）計算獲得的QTc間期變化，與時間點匹配的安慰劑組獲得的數(shù)據(jù)進行血藥濃度-劑量分析。高加索受試者中2個給藥劑量組的左氧氟沙星幾何平均峰濃度呈現(xiàn)預期的QTc F與效應之間的關系，在日本受試者中此預期效應關系較低，但兩個人種之間差異無統(tǒng)計學意義。此研究結(jié)果提示，高加索人可能對左氧氟沙星致QTcF變化更敏感，而年齡與性別對此無影響。

（三）新氟喹諾酮類抗菌藥物JNJ-Q2 Eichenbaum等［16］報道了一種新型廣譜抗MRSA氟喹諾酮類藥JNJ-Q2的非臨床及臨床心血管安全性研究，并與莫西沙星、司帕沙星和氧氟沙星比較。采用h ERG基因轉(zhuǎn)運的HEK293細胞、鈉通道轉(zhuǎn)運的CHO細胞、豚鼠右心房、冠脈灌注兔左室楔制標本模型、麻醉豚鼠、麻醉且有意識的狗進行了非臨床體內(nèi)外研究，并進行了人體內(nèi)的全面QT研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)JNJ-Q2在非臨床模型及人體中的QTc峰值對Tp-Te、QT、QRS和PR間期的影響趨勢與非臨床研究中鈉、鈣離子活動一致。JNJ-Q2對這些混合離子通道活動導致的QTc間期延長較莫西沙星、司帕沙星不明顯。該研究也進一步證明了JNJ-Q2在導致QTc間期延長等心血管安全性方面優(yōu)于莫西沙星。

三、小結(jié)

ICH-E14指南發(fā)布至今已有8年，盡管TQT研究的試驗設計、研究方法及技術細節(jié)都取得了很大進展，但仍有許多方面需要完善。目前的研究焦點主要集中在心電圖的采集和記錄技術、QT／QTc間期的測量和校正方法等方面。相信隨著方法的改進、技術的進步和經(jīng)驗的積累，對藥物影響心臟復極的評價和預測藥物引發(fā)惡性心律失常風險的準確度將不斷提高，使經(jīng)過檢驗用于臨床的藥物，不僅有效，而且更加安全。

ICH-E14指南提示QT／QTc研究已不僅是一般藥理學研究范疇，可以作為一項特殊的藥物毒性作用來考慮。隨著我國藥品管理的規(guī)范化和法制化進程，對這類嚴重危害人體健康的藥物不良反應將越來越重視。由于藥物研發(fā)的費用越來越大，建議藥物研發(fā)單位在研制開發(fā)的初期就應對此引起高度關注，盡可能借鑒國內(nèi)外經(jīng)驗，合理評價。氟喹諾酮類抗菌藥物可能潛在引起QT間期延長，存在心血管安全性方面的隱患，因此在評價此類新藥時，要綜合評價其特性。如決定繼續(xù)開發(fā)，最好進行早期人體TQT及廣泛的量效關系研究，為臨床試驗提供盡可能充分的安全性資料，同時應制定詳盡、嚴密的臨床安全監(jiān)測計劃，限制使用人群及適應證。

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Update of thorough QT／QTc approach and the QTc findings of quinolone antibiotics

CAO Guoying，ZHANG Jing，XI Yuewen．
（Institute of Antibiotics，Huashan Hospital，F(xiàn)udan University，Key Laboratory of Clinical Pharmacology of Antibiotics，National Health and Family Planning Commission，Shanghai200040，China）

R541．7

A

1009-7708（2014）03-0263-04

2013-08-07

國家科技重大新藥創(chuàng)制專項（2012ZX09303004-001）。

復旦大學附屬華山醫(yī)院抗生素研究所，國家衛(wèi)生和計劃生育委員會抗生素臨床藥理重點實驗室，上海200040；*心內(nèi)科。

曹國英（1976—），女，主管藥師，主要從事抗感染藥物臨床藥理研究。

張菁，E-mail：zhangj61＠fudan．edu．cn。