甘露醇右旋糖酐40在家兔體內(nèi)的PK－PD模型研究

譚然然，金 青，李 冉，陳傳秀，王興娜（青島科技大學(xué)化工學(xué)院，青島 266042）

甘露醇右旋糖酐40在家兔體內(nèi)的PK－PD模型研究

譚然然，金 青＊，李 冉，陳傳秀，王興娜（青島科技大學(xué)化工學(xué)院，青島 266042）

目的 研究右旋糖酐40甘露醇復(fù)方注射劑和甘露醇單方注射劑中甘露醇的藥動學(xué)及藥效學(xué)關(guān)系，建立其在家兔體內(nèi)的PK－PD（藥動－藥效）模型。方法 采用氣相色譜法測定血樣中甘露醇的質(zhì)量濃度，以規(guī)定時間內(nèi)家兔排尿量作為甘露醇利尿效應(yīng)指標(biāo)。結(jié)果 甘露醇靜注給藥后其藥時曲線符合二室模型，單方組和復(fù)方組均出現(xiàn)最大利尿效應(yīng)滯后于血藥質(zhì)量濃度的現(xiàn)象，復(fù)方組藥效明顯高于單方組；甘露醇的藥理效應(yīng)和效應(yīng)室質(zhì)量濃度的關(guān)系符合Sigmoid－Emax模型，且該模型所得預(yù)測藥效值與實測藥效值接近。結(jié)論 建立的PK－PD模型預(yù)測所得甘露醇靜注給藥后的血藥質(zhì)量濃度及藥理效應(yīng)準(zhǔn)確可靠，為改善臨床應(yīng)用提供理論依據(jù)。

PK－PD結(jié)合模型；甘露醇；Sigmoid－Emax模型；右旋糖酐40

右旋糖酐40甘露醇注射劑是根據(jù)臨床實際情況自行研制的復(fù)方制劑，可用于器官的保存及降壓藥人代血漿的混合使用。臨床實踐表明：甘露醇與右旋糖酐聯(lián)用時，利尿、血容量擴充等效果可靠，安全性好，未出現(xiàn)配伍禁忌等報道［1－2］。但在臨床聯(lián)合應(yīng)用時，仍存在合理用藥、藥效滯后等問題。

近年來PK－PD模型研究仍為藥學(xué)研究的一個重要方向，常見不同屬性的4種類型［3］：穩(wěn)態(tài)的藥效學(xué)模型、直接反應(yīng)模型、時間恒定與變化模型和“效應(yīng)室”連接模型。其中Sheiner效應(yīng)室模型［4］為“效應(yīng)室”連接模型的代表，它以Sigmoid－Emax模型為主。本課題用健康家兔，研究甘露醇血藥質(zhì)量濃度、藥理效應(yīng)和效應(yīng)室質(zhì)量濃度的關(guān)系以及PK－PD模型。

1 儀器與材料

1.1 儀器 SW－CJ－1F超凈工作臺（蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司）；GC－920型氣相色譜儀、FID檢測器（上海海欣色譜儀器有限公司），CDMC－21型色譜處理系統(tǒng)。

1.2 試藥 復(fù)方右旋糖酐40甘露醇注射液（青島科技大學(xué)藥劑學(xué)實驗室，以下簡稱復(fù)方注射劑）；甘露醇注射液（青島科技大學(xué)藥劑學(xué)實驗室）；肝素（效價150IU·mg－1，中國惠興生化試劑有限公司）；內(nèi)標(biāo)物對照品溶液（10mg·mL－1的木糖醇溶液）；磺基水楊酸配制成70g·L－1的溶液，吡啶、乙酸酐、磺基水楊酸均為分析純。

1.3 動物 健康家兔10只，雌雄各半，體質(zhì)量＞2kg，由青島大學(xué)醫(yī)學(xué)院動物中心提供。

2 方法

2.1 單方組與復(fù)方組甘露醇注射劑在家兔體內(nèi)的PK和PD的研究 采用雙周期交叉實驗法，取健康家兔10只，隨機分成2組，將家兔禁食12h后，分別先后注射甘露醇單方注射劑（20mL·kg－1）和復(fù)方注射劑（20mL·kg－1）。仰臥式將家兔固定于手術(shù)臺上，使用戊巴比妥鈉將家兔麻醉。采用尿道插管法測定家兔排尿量，給藥前先輕壓家兔膀胱使其體內(nèi)存尿排盡。供試動物取血時間為給藥前和給藥后0.25，0.5，0.75，1，1.5，2，3，4，6，8和12h，以取血時間為中間點，測量家兔前后各1min時間段內(nèi)（即2min）的排尿量，作為甘露醇利尿效應(yīng)的評價指標(biāo)。

2.2 血樣的處理與測定 采用經(jīng)肝素化處理的尖底離心管，于家兔耳緣靜脈取血1mL，室溫下離心10min（轉(zhuǎn)速3 500r·min－1），分離得到血漿，置于－4℃冰箱中待用。取上述血漿樣品0.1mL，加入0.01mL的內(nèi)標(biāo)物對照液、0.1mL的磺基水楊酸溶液，混勻。室溫下再離心10min（轉(zhuǎn)速：6 000r·min－1），以達(dá)到除蛋白的目的。另取1支干凈尖底塑料離心管，加入所得上層清液，在氮氣條件下吹干。加入衍生化試劑0.1mL乙酸酐（1∶1）、吡啶，振蕩均勻，80℃條件下恒溫反應(yīng)40min，所得樣品即可直接用于氣相色譜法分析。

參照文獻(xiàn)方法［5］，色譜條件為：載氣為氮氣，載氣壓力為0.8MPa，流速15mL·min－1；SGE－AC－10氣相毛細(xì)管柱，采用程序升溫：色譜柱初始柱溫200℃，保持1min，以5℃·min－1的速率升高柱溫，終止溫度240℃保持20min；FID檢測器溫度240℃，氫氣壓力0.08MPa，空氣壓力0.05MPa；進(jìn)樣1μL。同一天同一批次建立一條工作曲線，同時隨行3個不同質(zhì)量濃度的QC（質(zhì)量檢測）樣品，每個質(zhì)量濃度3個平行樣品，QC樣品中測定質(zhì)量濃度超出理論值的15%（低質(zhì)量濃度點為20%）的樣品不能超過2個，否則所測數(shù)據(jù)不可靠。

2.3 數(shù)據(jù)處理 將所得數(shù)據(jù)用Kinetica 4.4藥動學(xué)軟件處理，擬合結(jié)果表明，甘露醇單方組和復(fù)方組的藥時曲線均較符合二房室模型，故采用該模型法計算PK參數(shù)。使用SPSS 13.0統(tǒng)計軟件處理實驗數(shù)據(jù)，雙邊t檢驗結(jié)果為t＝0.05（P＞0.05）。

3 結(jié)果與分析

3.1 單方組與復(fù)方組在家兔體內(nèi)的PK和PD數(shù)據(jù)分析結(jié)果 所有血藥質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)均采用Kinetica 4.4藥動學(xué)軟件處理，PK參數(shù)由二房室模型法求得。以Sheiner等提出的PK－PD結(jié)合模型為參考，假設(shè)藥物在效應(yīng)室和中央室的轉(zhuǎn)運為一級過程，則血漿中藥物質(zhì)量濃度（Cp）與時間（t）的關(guān)系，效應(yīng)室藥物質(zhì)量濃度（Ce）和時間（t）的關(guān)系如下：

Kle：藥物由中央室向效應(yīng)室轉(zhuǎn)運的速率常數(shù)。應(yīng)用理論公式，計算效應(yīng)室質(zhì)量濃度（Ce）時給Ke0一個初始。α、β、K21等PK參數(shù)由（1）式計算得，將其代入（2）式即可求出相應(yīng)的效應(yīng)室藥物質(zhì)量濃度（Ce）。

單方組和復(fù)方組所得PK與PD數(shù)據(jù)結(jié)果見表1。

表1 甘露醇注射劑單方組和復(fù)方組PD參數(shù)Tab.1 Pharmacodynamic parameters of iv prescribed Manntiol Injectiosn and compound injection

整理實驗數(shù)據(jù)分別得到甘露醇注射劑單方和復(fù)方組的血藥質(zhì)量濃度與時間（Cp－t）、利尿效應(yīng)與時間（E－t）、利尿效應(yīng)與血藥質(zhì)量濃度（E－Cp）、利尿效應(yīng)與效應(yīng)室藥物質(zhì)量濃度（E－Ce）的關(guān)系曲線。見圖1。

圖1 單方組和復(fù)方組甘露醇的PK和PD數(shù)據(jù)分析A.單方組靜注后Cp－t、E－t曲線；B.單方組靜注后E－Cp曲線；C.單方組注射后E－Ce曲線；D.復(fù)方組注射后Cp－t、E－t曲線；E.靜注復(fù)方注射劑后E－Cp曲線；F.靜注復(fù)方組注射劑后E－Ce曲線Fig.1 PK and PD data analysis of mannitol after iv Mannitol Injections and Compound Mannitol InjectionsA.Cp－t，E－t curve of iv mannitol injection；B.E－Cpcurve of iv mannitol injection；C.E－Cecurve of iv mannitol injection；D.Cp－t，E－t curve of i v compound injection；E.E－Cpcurve of iv compound injection；F.E－Cecurve of iv compound injection

由圖1A和圖1D可見，分別靜注2種甘露醇注射劑后，甘露醇的血藥質(zhì)量濃度均迅速下降，且呈現(xiàn)雙指數(shù)衰減特性，單方組和復(fù)方組均出現(xiàn)最大利尿效應(yīng)滯后于血藥質(zhì)量濃度的現(xiàn)象，甘露醇的利尿效應(yīng)峰值明顯滯后于血藥峰值。圖1B和圖1E顯示，隨著甘露醇質(zhì)量濃度遞減，利尿效應(yīng)沿逆時針方向上升至最大值，表現(xiàn)出明顯的滯后環(huán)。采用PK－PD結(jié)合模型對各組的排尿量進(jìn)行擬合后，由圖1B和圖1E可看出，去靜注2種甘露醇注射劑后，均表現(xiàn)出E－Cp（利尿效應(yīng)－血藥質(zhì)量濃度）的滯后關(guān)系，而這種關(guān)系在以E（利尿效應(yīng)）對Ce（效應(yīng)室藥物質(zhì)量濃度）作圖后則被轉(zhuǎn)變成E－Ce的正變關(guān)系（圖1C、圖1F），單方組和復(fù)方組中E與Ce的峰值出現(xiàn)時間接近，之后隨著Ce的下降而下降。

3.2 單方組與復(fù)方組模型比較與分析 將甘露醇單方注射劑與復(fù)方注射劑的E－Cp關(guān)系圖合并得圖2，由圖2可以看出，復(fù)方甘露醇注射劑組最大利尿效應(yīng)Emax明顯高于單方組，且復(fù)方組較單方組Emax出現(xiàn)時間略有提前。實驗證明，將甘露醇和右旋糖酐40制成復(fù)方制劑聯(lián)用后，其藥理效應(yīng)和甘露醇單用時相比明顯提高。

圖2 單方組和復(fù)方組注射后E－Cp滯后環(huán)比較Fig.2 Lag loops of E－Cpafter i v Mannitol Injections and Compound Mannitol Injections respectively

3.3 PK－PD模型的研究 依據(jù)相關(guān)理論，在效應(yīng)室內(nèi)藥物的藥理效應(yīng)與其在該部位的質(zhì)量濃度直接相關(guān)。選用Linear、Log－Linear、Emax、Sigmoid Emax4種藥效學(xué)模型，用效應(yīng)室藥物質(zhì)量濃度Ce代替換4種模型公式中的血藥質(zhì)量濃度C，引起最大效應(yīng)的50%所需要的效應(yīng)室質(zhì)量濃度EC50代替引起最大效應(yīng)的50%所需要的中央室質(zhì)量濃度E50，即得（3）～（6）：

由4組模型的得到不同的藥理效應(yīng)E預(yù)測值，將實驗所得實際數(shù)據(jù)代入模型，分別對各組數(shù)據(jù)擬合，結(jié)果見表2和表3。

表2 4種PD模型擬合結(jié)果（單方甘露醇注射劑，n＝10）Tab.2 The fitting results of the four Pharmaeodynamie models（prescribed Mannitol Injections，n＝10）

表3 4種PK模型擬合結(jié)果（復(fù)方甘露醇注射劑，n＝10）Tab.3 The fitting results of the four Pharmaeodynamie models（Compound Mannitol Injection，n＝10）

AIC和SUM值越小，r值越接近1，表明模型擬合效果越好，由表2、表3可看出，藥理效應(yīng)和Ce的關(guān)系較符合Sigmoid－Emax模型。將PK和PD參數(shù)代入該數(shù)學(xué)模型方程，該模型預(yù)測所得E－t曲線與實測曲線基本相吻合。見圖3。

4 結(jié)論

本實驗通過進(jìn)行甘露醇血藥質(zhì)量濃度和利尿效果的同步研究，經(jīng)藥動學(xué)軟件模擬識別后得出甘露醇的藥物代謝動力學(xué)符合二室模型，甘露醇單用或與右旋糖酐40聯(lián)用時均出現(xiàn)最大利尿效應(yīng)滯后于血藥質(zhì)量濃度的現(xiàn)象，E與Cp之間存在滯后環(huán)。注射劑中甘露醇的藥效E和效應(yīng)室質(zhì)量濃度Cp的關(guān)系符合Sigmoid－Emax模型，且該模型預(yù)測所得PK、PD數(shù)據(jù)與實測結(jié)果接近，可為改善臨床應(yīng)用提供理論依據(jù)。

圖3 注射復(fù)方甘露醇注射劑后實測與預(yù)測E－t曲線比較Fig.3 Comparison of measured E－t curve and predicted E－t curve after iv Compound Mannitol Injections

［1］陳淑玲.復(fù)方丹參低分子右旋糖酐甘露醇聯(lián)用治療腦梗塞60例［J］.河北醫(yī)學(xué)，2007，13（2）：234－236.

［2］Battersby A，F(xiàn)eilden R，Stoeckel P，et al.A bass strategies for safe injections［J］.Bull World Health Organ，1999，77（12）：996－998.

［3］李冉，金青.心血管系統(tǒng)藥物的PK－PD模型研究進(jìn)展［J］.西北藥學(xué)雜志，2011，26（5）：387－389.

［4］Meibohm B，Derendorf H.Pharmacokinetic／pharmacodynamic studies in drug product development［J］.J Pharm Sci，2002，91（1）：18－31.

［5］李冉，金青，唐延甜.低分子右旋糖酐對甘露醇注射液在家兔體內(nèi)藥動學(xué)的影響［J］.西北藥學(xué)雜志，2012，27（3）：248－251.

PK－PD model of dextran 40 and mannitol in rabbits

TAN Ranran，JIN Qing＊，LI Ran，CHEN Chuanxiu，WANG Xingna（College of Chemical Engineering，Qingdao University of Science and Technology，Qingdao 266042，China）

Objective To study the pharmacokinetics and pharmacodynamics of mannitol after Mannitol Injections and Compound Mannitol Injections prescribed，and to establish the PK－PD model of intravenous administration.Method The concentrations ofmannitol in plasma were detected by GC and the output urine volume was taken as indexes to analyze the diuretic effect of mannitol.Results The plasma concentration－time curves of mannitol fitted to double chamber model；The delayed effects were existed between diuretic effects and drug concentration，and pharmacological effect of drug combination was stronger than that of single drug；Relationship between efficacy and chamber concentration accorded with Sigmoid－Emaxmodel，and the predicted values of this model were close to the experimental values.Conclusion This PK－PD model could accurately predict the plasma concentration and therapeutic effects of mannitol after intravenous injection，providing reliable theory basis for improving clinical administration.

PK－PD model；mannitol；Sigmoid－Emax；dextran 40

10.3969／j.issn.1004－2407.2015.04.022

R945

A

1004－2407（2015）04－0397－04

2014－10－09）

譚然然，女，碩士研究生

＊通信作者：金青，女，副教授，碩士生導(dǎo)師