多黏菌素吸入治療肺炎的臨床研究進(jìn)展*

冷冰，張文，張莉，閆根全，段小菊

(1.山東第一醫(yī)科大學(xué)附屬省立醫(yī)院藥學(xué)部，濟(jì)南 250021；2.中國人民解放軍聯(lián)勤保障部隊(duì)第九六O醫(yī)院臨床藥學(xué)科，濟(jì)南 250031 )

肺炎是全世界感染性疾病死亡的主要原因，特別是近年來隨著細(xì)菌耐藥形勢日益嚴(yán)峻以及新型治療藥物研發(fā)的滯后，肺炎的治療變得更為棘手。鑒于此種情況，多黏菌素被重新啟用，成為多重耐藥革蘭陰性菌(multidrug-resistant gram negetive bacteria，MDR-GRN)所致肺炎的最后一道防線。多黏菌素是濃度依賴型抗菌藥物，但是多黏菌素全身給藥治療窗窄，肺部穿透力差，往往難以達(dá)到有效的肺組織濃度[1]。霧化吸入法則可以顯著提高多黏菌素肺組織濃度的同時(shí)降低藥物全身暴露水平，從而達(dá)到提高療效、減少全身性不良反應(yīng)的目的[2]。目前多個(gè)國內(nèi)外指南和共識(shí)[3-4]推薦霧化吸入多黏菌素作為MDR-GNB所致肺炎的重要治療方法之一。然而，這種治療方式的臨床前和臨床藥動(dòng)學(xué)/藥效學(xué)(Pharmacokinetics/Pharmacodynamics，PK/PD)研究較少，且主要來源于多黏菌素E甲磺酸鈉(colistin methanesulfonate，CMS)的臨床應(yīng)用實(shí)踐；而硫酸多黏菌素B(polymyxin B sulfate，PMBS)由于應(yīng)用地區(qū)相對(duì)局限導(dǎo)致其相關(guān)研究十分有限，臨床對(duì)其安全性和有效性缺乏足夠的認(rèn)識(shí)，使得吸入多黏菌素的臨床合理應(yīng)用充滿挑戰(zhàn)。本文從吸入多黏菌素治療肺炎的最新臨床應(yīng)用指南拓展到現(xiàn)有研究狀況，并結(jié)合臨床實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行總結(jié)，以期為臨床制定合理給藥方案提供參考。

1 多黏菌素概述

多黏菌素是由多黏芽孢桿菌發(fā)酵產(chǎn)生的一種多肽混合物，主要包括多黏菌素A、B、C、D、E 5種不同的分型，目前僅有多黏菌素B和多黏菌素E(又稱黏菌素)應(yīng)用于臨床。多黏菌素B和E的化學(xué)結(jié)構(gòu)中僅有一個(gè)6位氨基酸種類不同，前者為D-苯丙氨酸，后者為D-亮氨酸[5]。目前，國外可用的商品化制劑主要有硫酸多黏菌素E、CMS和PMBS，國內(nèi)則有PMBS和硫酸多黏菌素E。CMS是多黏菌素E的前藥，由多黏菌素E與甲醛和亞硫酸鈉反應(yīng)而得，在體內(nèi)外均不穩(wěn)定，易水解。文獻(xiàn)中多黏菌素E的劑量度量單位多未統(tǒng)一，換算比較復(fù)雜，通常1 mg多黏菌素E活性基質(zhì)(colistin base activity，CBA)=2.4 mg CMS；1 mg CMS=12 500單位CMS。2012年歐洲藥品管理局(EMA)批準(zhǔn)CMS吸入制劑上市[6]，用于治療≥6歲由銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa，PAE)引起的囊性纖維化(cystic fibrosis，CF)患者的慢性肺炎[7]。PMBS以其活性形式給藥，不需轉(zhuǎn)化，到達(dá)作用部位直接發(fā)揮抗菌作用。雖然有研究和指南[3-4，8-9]推薦PMBS吸入療法用于CF、醫(yī)院獲得性肺炎(hospital acquired pneumonia，HAP)和呼吸機(jī)相關(guān)性肺炎(ventilator associated pneumonia，VAP)等疾病的防治，但目前該藥尚無吸入劑型。

2 多黏菌素全身給藥治療肺炎的局限性

銅綠假單胞菌等呼吸道病原體可以逃避先天性肺防御，在上皮細(xì)胞襯液(epithelial lining fluid，ELF)中存活和增殖。多黏菌素全身用藥時(shí)，其游離型必須通過毛細(xì)血管腔和肺泡上皮細(xì)胞等屏障方能從血液分布到肺泡和ELF中。然而，肺泡上皮細(xì)胞屬于閉鎖小帶連接，且含有外排泵系統(tǒng)，多黏菌素較難通過。特別是當(dāng)肺炎伴發(fā)缺氧時(shí)，輸送至肺組織的藥量會(huì)進(jìn)一步減少。LIN等[10]在靜脈給予CMS治療小鼠肺炎模型的ELF中未檢測到多黏菌素。GURJAR等[11]發(fā)現(xiàn)靜脈給予CMS(240 mg，q8h)治療重癥肺炎僅能使血漿多黏菌素E濃度略高于MIC水平，且至少48 h才能達(dá)到穩(wěn)態(tài)濃度，因此臨床上需要增加CMS劑量以保證此類患者獲得足夠的肺組織暴露量。然而有研究證實(shí)CBA靜脈給藥劑量高于5 mg·kg-1·d-1是腎毒性的高危因素[4]。同樣，多黏菌素B靜脈輸注高于250 mg·d-1也會(huì)增加腎毒性發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[12]。總之，由于多黏菌素全身給藥到達(dá)肺部的藥量較少，臨床上為取得良好的治療效果，常需增加給藥劑量，甚至達(dá)到中毒劑量。而該方法勢必會(huì)增加藥物全身不良反應(yīng)的發(fā)生率。

3 吸入多黏菌素治療肺炎的臨床用藥說明書/指南/共識(shí)

3.1吸入多黏菌素治療肺炎的臨床說明書用藥 由于全身給藥治療肺炎存在一定局限性，及多耐藥基因的出現(xiàn)、有效抗菌藥物的缺乏，優(yōu)化多黏菌素給藥策略以提高其有效性至關(guān)重要。而對(duì)于治療肺部感染，低滲透性的多黏菌素不僅可以用以靜脈輸注，還可以通過局部霧化提高感染部位的藥物濃度，以增強(qiáng)療效[5]。2012年EMA批準(zhǔn)CMS吸入制劑上市[6]，其說明書指出[7]，可用于治療≥6歲由PAE引起的CF患者的慢性肺炎，用法用量為CMS 125 mg(166.25萬U)、q12h。

3.2吸入多黏菌素治療肺炎的臨床超說明書用藥 近幾年，隨著吸入制劑裝置技術(shù)的不斷發(fā)展，以及吸入多黏菌素在人體或動(dòng)物模型中的有效性和安全性等研究的深入，國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)相繼發(fā)布多個(gè)指南共識(shí)[3-4，7，13-17]，從不同角度對(duì)多黏菌素吸入治療肺炎的臨床應(yīng)用情況進(jìn)行了討論，見表1。由于我國目前沒有批準(zhǔn)上市的吸入用多黏菌素制劑，所以臨床上仍然采用注射劑替代吸入劑型使用。因此，靜脈注射用多黏菌素E和靜脈注射用多黏菌素B吸入治療肺炎屬于超說明書用藥。此外，CMS吸入制劑治療由多重耐藥肺炎克雷伯菌、腸桿菌、鮑曼不動(dòng)桿菌、銅綠假單胞菌導(dǎo)致的HAP/VAP患者以及由廣泛耐藥不動(dòng)桿菌、銅綠假單胞菌、腸桿菌所致的HAP/VAP患者，沒有被批準(zhǔn)的相關(guān)適應(yīng)證，同樣屬于超說明書用藥。值得注意的是，由于目前多黏菌素吸入治療肺炎的PK/PD研究數(shù)據(jù)仍較少，藥物應(yīng)用的有效性和安全性尚缺乏高質(zhì)量證據(jù)支持，因此部分指南的觀點(diǎn)有所不同，臨床應(yīng)用具體問題有待進(jìn)一步探討。

4 多黏菌素吸入治療肺炎的有效性研究

4.1CMS吸入治療肺炎的有效性研究 吸入多黏菌素治療肺炎的臨床前和臨床PK/PD研究數(shù)據(jù)主要集中在CMS。近幾十年的臨床實(shí)踐，以及近期發(fā)表的相關(guān)研究[1，18-19]證明CMS吸入法在治療呼吸系統(tǒng)感染方面療效顯著。

6例CF合并PAE感染的受試者先后接受200萬U CMS吸入、400萬U CMS吸入和500萬U CMS靜脈注射治療，吸入CMS可使痰中多黏菌素E的濃度高于靜脈注射10倍以上，且大于細(xì)菌MIC90的時(shí)間持續(xù)12 h，最終得出霧化吸入后CMS和多黏菌素E的治療有效性指數(shù)分別為387和24，藥物靶向性指數(shù)分別為15 952和35，均顯著高于靜脈注射[18]。

表1 說明書/指南/共識(shí)(權(quán)威文獻(xiàn))對(duì)吸入多黏菌素治療肺炎臨床應(yīng)用情況的推薦

ZHENG等[19]關(guān)于CMS治療多重耐藥鮑曼不動(dòng)桿菌所致肺炎的PK/PD研究結(jié)果表明，接受CMS吸入治療患者的ELF中多黏菌素E的濃度遠(yuǎn)高于其靜脈注射在ELF所能達(dá)到的濃度。單獨(dú)吸入CMS治療是30 d生存率、臨床有效和微生物根除的獨(dú)立預(yù)測因子，單獨(dú)靜脈注射CMS是臨床治療失敗的獨(dú)立預(yù)測因子。然而，無論是在人類還是與人類相似的動(dòng)物模型上，CMS吸入給藥后在血漿和肺組織中的PK/PD特征仍缺乏高質(zhì)量的研究數(shù)據(jù)，關(guān)于多黏菌素吸入方式、聯(lián)合用藥方案以及個(gè)體化給藥等臨床具體應(yīng)用研究有待進(jìn)一步探索。

4.2PMBS吸入治療肺炎的有效性研究 PMBS吸入治療肺炎的臨床經(jīng)驗(yàn)有限，臨床研究多為20世紀(jì)70年代的報(bào)告，近年來發(fā)表文獻(xiàn)較少。KLICK等[8]通過大規(guī)模的前瞻性臨床研究(共納入744例)，發(fā)現(xiàn)吸入PMBS(2.5 mg·kg-1·d-1，q4h)可以顯著降低革蘭陰性菌(尤其是PAE)在上呼吸道的定植率及肺炎發(fā)生率。PEREIRA等[9]進(jìn)行的一項(xiàng)納入19例患者的臨床回顧性研究發(fā)現(xiàn)，14例肺炎患者在接受靜脈注射PMBS治療失敗后開始聯(lián)合吸入PMBS(50 mg，q12h，傳統(tǒng)吸入器吸入)治療，其中6例治愈，7例好轉(zhuǎn)。5例僅接受PMBS吸入治療的氣管支氣管炎患者中4例治愈，1例好轉(zhuǎn)。證明了PMBS吸入療法對(duì)MDR-GRN引起的肺炎和氣管支氣管感染患者有效。

2017年，LIN等[20]進(jìn)行了第一項(xiàng)關(guān)于PMBS吸入治療PAE所致小鼠肺炎模型的PK/PD研究，發(fā)現(xiàn)吸入PMBS(4.12 mg·kg-1·d-1)之后，多黏菌素B在ELF中濃度最高達(dá)131.6 mg·L-1，且暴露時(shí)間至少可達(dá)12 h，而靜脈注射PMBS(4.12 mg·kg-1·d-1)后在小鼠ELF中未檢測到藥物。值得注意的是，該研究選擇肺上皮襯液中藥物濃度-時(shí)間曲線下面積與最小抑菌濃度之比(AUCELF)/MIC和游離血漿藥物濃度-時(shí)間曲線下面積與最小抑菌濃度之比(fAUCPlasma/MIC)(R2分別為0.70～0.88和0.70～0.87)作為小鼠肺炎療效最直接有效的PK/PD預(yù)測指標(biāo)，其中AUC ELF/MIC可達(dá)1326～1506，遠(yuǎn)高于該團(tuán)隊(duì)同時(shí)期進(jìn)行的多黏菌素E吸入研究指標(biāo)(AUC ELF/MIC= 684～1050)[10]。此外，PMBS吸入的細(xì)菌清除率也明顯優(yōu)于多黏菌素E。

綜上所述，盡管有指南共識(shí)[3-4]推薦PMBS吸入治療肺炎，但實(shí)際上其相關(guān)研究仍較少，且主要為動(dòng)物研究或小樣本回顧研究，PMBS的吸入方式、臨床療效、應(yīng)用劑量、PK/PD特性等具體內(nèi)容尚需更多的臨床研究來闡明，同時(shí)也期待有關(guān)PMBS與CMS吸入治療肺炎對(duì)照研究文獻(xiàn)的發(fā)表。

5 多黏菌素吸入治療肺炎的安全性研究

長期以來，多黏菌素全身給藥引起的安全性問題在一定程度上限制了其臨床應(yīng)用。有研究證明多黏菌素的腎毒性與該藥在腎小管重吸收過程中的高濃度積聚有關(guān)[21]。多黏菌素霧化吸入因其在肺部局部應(yīng)用，可避免大量藥物進(jìn)入血液循環(huán)，理論上會(huì)顯著降低腎毒性等全身不良反應(yīng)的發(fā)生率。

5.1CMS吸入治療肺炎的安全性研究 CMS制劑目前尚未在國內(nèi)上市，其吸入治療的安全性相關(guān)研究主要來自國外。有研究表明多黏菌素E干粉吸入劑的安全性與其他吸入抗菌藥物相似[22]，YAPA等[18]發(fā)現(xiàn)，CF受試者吸入200萬和400萬U CMS的全身利用度在3.13%～12.19%，血漿中多黏菌素E濃度低于定量限。一項(xiàng)關(guān)于CMS靜脈輸注聯(lián)合吸入方式治療MDR-GRN所致VAP的危重病患者的前瞻性研究，發(fā)現(xiàn)受試者腎毒性發(fā)生率相對(duì)較低，推測可能是因?yàn)橥瑫r(shí)給予吸入CMS，從而減少了靜脈注射CMS用量[23]。另一項(xiàng)關(guān)于CMS單獨(dú)吸入治療多重耐藥鮑曼不動(dòng)桿菌所致肺炎的研究同樣發(fā)現(xiàn)其腎毒性發(fā)生率明顯低于單獨(dú)靜脈注射(6.1%和37.5%)[19]。VARDAKAS等[24]系統(tǒng)回顧了近年來有關(guān)CMS吸入治療的12項(xiàng)臨床研究，其中有兩項(xiàng)研究觀察到吸入給藥引起神經(jīng)毒性，僅有1例患者因無法耐受該不良反應(yīng)而中止治療?？傮w來說，多數(shù)臨床研究顯示CMS吸入給藥肺部耐受性良好[9，18]，最常見的不良反應(yīng)是咳嗽[25]，僅有少量個(gè)案報(bào)道其引起喉嚨刺激和支氣管痙攣等局部癥狀[24，26]。

5.2PMBS吸入治療肺炎的安全性研究 盡管有關(guān)PMBS吸入給藥的臨床研究較少，仍有研究指出PMBS吸入治療存在一定的安全性問題。PEREIRA等[9]發(fā)現(xiàn)19例吸入PMBS的患者中有4例發(fā)生咳嗽或支氣管痙攣，藥物減量后不良反應(yīng)消失。SUN等[27]在體外動(dòng)物試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)吸入PMBS可引起豚鼠肺部產(chǎn)生彌漫性炎性改變，而且對(duì)人胎兒肺成纖維細(xì)胞有明顯的自發(fā)細(xì)胞毒性。AHMED等[28]在體外細(xì)胞試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，24 h內(nèi)PMBS誘導(dǎo)肺上皮細(xì)胞凋亡的毒性約為硫酸多黏菌素E的2倍，而CMS幾乎無此毒性?；诖耍渡５赂？刮⑸镏委熤改稀?第48版)[16]建議吸入多黏菌素時(shí)宜選用CMS，而非多黏菌素B。但同樣值得注意的是，AHMED在研究中也指出[28]，與腎小管細(xì)胞比較，肺上皮細(xì)胞更能耐受多黏菌素。因此，PMBS吸入治療是否會(huì)引起更顯著的肺毒性需要更多嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑囼?yàn)數(shù)據(jù)，尤其是臨床試驗(yàn)數(shù)據(jù)的證實(shí)。

色素沉著是近年來PMBS臨床應(yīng)用中新發(fā)現(xiàn)的不良反應(yīng)之一。2016年和2017年兩個(gè)回顧性病例對(duì)照研究顯示靜脈注射PMBS引起色素沉著的總體發(fā)生率約為15%(9/60)和8%(20/249)[29-30]。目前其他多黏菌素類藥物尚無此不良反應(yīng)報(bào)道，而PMBS吸入是否會(huì)引起或加重色素沉著需要在今后的研究及應(yīng)用中予以重視。此外，未來仍需對(duì)PMBS與CMS吸入引起的肺細(xì)胞毒性、神經(jīng)毒性和皮膚色素沉著等不良反應(yīng)進(jìn)行對(duì)照研究。

6 多黏菌素吸入治療肺炎作用差異的可能機(jī)制

多項(xiàng)研究證明CMS與PMBS吸入療法均可用于耐藥菌引起的肺炎，但兩者在有效性和安全性上略有不同。CMS作為前藥，本身無抗菌活性，需在體內(nèi)轉(zhuǎn)換成多黏菌素E方能起效，起效時(shí)間長，靶部位藥物轉(zhuǎn)化率低，有研究顯示人類肺部中僅有1.4%的CMS轉(zhuǎn)化為多黏菌素E[18，20]。PMBS以其活性形式給藥，可以迅速在肺部達(dá)到治療效果，對(duì)PAE的殺菌作用強(qiáng)[20]，并可中和內(nèi)毒素，療效相對(duì)多黏菌素E更優(yōu)。但是，有研究顯示PMBS的肺部毒性較多黏菌素E和CMS略大[27]。

有學(xué)者推測PMBS與CMS吸入治療肺炎的療效和毒性差異的關(guān)鍵在于兩者化學(xué)結(jié)構(gòu)中6位氨基酸的不同[31]。 前者苯丙氨酸含有芳香芐基，后者亮氨酸含有脂肪族異丁基，苯丙氨酸的芳香性和較大的尺寸導(dǎo)致兩者立體構(gòu)象的差異，這會(huì)引起不同的生物活性，導(dǎo)致前者與肺上皮細(xì)胞、肺表面活性劑、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白質(zhì)和粘蛋白等結(jié)合增強(qiáng)，從而使得前者抗菌效力增強(qiáng)的同時(shí)不良反應(yīng)相對(duì)較大。另外，生理?xiàng)l件下，多黏菌素B的聚陽離子形式較CMS的聚陰離子形式毒性大[21]，這也可能是導(dǎo)致PMBS毒性較大的重要因素之一。

臨床上通常采用單獨(dú)吸入療法、吸入療法聯(lián)合靜脈注射多黏菌素或其他活性抗菌藥物等治療方案，這在治療肺炎的療效和安全性方面同樣有一定的影響。鑒于多黏菌素體外試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)存在異質(zhì)性耐藥現(xiàn)象，單獨(dú)應(yīng)用可能導(dǎo)致臨床治療失敗率增高。當(dāng)聯(lián)合使用不同類別的抗菌藥物時(shí)，則可以避免異質(zhì)性耐藥現(xiàn)象，提高其臨床療效。有體外研究[32]發(fā)現(xiàn)多黏菌素B與多西環(huán)素聯(lián)合吸入治療對(duì)PAE所致小鼠急性肺炎有效，同時(shí)可對(duì)耐多黏菌素B的肺炎克雷伯菌等產(chǎn)生協(xié)同作用。另有研究[33]發(fā)現(xiàn)環(huán)丙沙星和多黏菌素E共載脂質(zhì)體干粉吸入器劑型的抗MDR-GRN活性優(yōu)于其中任一種單藥。因此，研究方案中是否聯(lián)合應(yīng)用其他活性抗菌藥物，同樣可能是PMBS和CMS 吸入治療肺炎臨床療效差異的一個(gè)重要原因。

多黏菌素吸入裝置對(duì)治療肺炎的療效和安全性也有一定的影響。不同的吸入裝置產(chǎn)生的顆粒大小不同，則肺部沉積率不同。傳統(tǒng)的吸入裝置沉積率約在10%，而CMS吸入制劑采用的振動(dòng)霧化器可高達(dá)70%[34]。有研究表明，多黏菌素E以粉末形式和溶液形式吸入給藥可能會(huì)產(chǎn)生不同的ELF濃度[35]，而新型納米顆粒制劑可以顯著降低多黏菌素E對(duì)肺上皮Calu-3細(xì)胞的毒性[36]。PMBS無專門的吸入制劑，目前臨床多將靜脈用制劑溶解于0.9%氯化鈉注射液，然后借助傳統(tǒng)吸入裝置進(jìn)行霧化吸入治療。然而，靜脈制劑和吸入制劑的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)差異以及吸入裝置的不同[37]，很可能是PMBS和CMS 吸入治療肺炎臨床療效和安全性差異的原因之一。

7 結(jié)論與展望

吸入多黏菌素的給藥方式是治療耐藥菌所致肺炎的一種重要治療途徑，臨床上一般采用單獨(dú)吸入療法、吸入聯(lián)合靜脈注射多黏菌素或其他活性抗菌藥物等治療方案。目前國外有專門的CMS吸入制劑，說明書推薦≥6歲由PAE引起的CF患者劑量為125 mg(16.625萬U)，q12h。近年來，大多數(shù)指南建議對(duì)多黏菌素敏感的MDR-GRN所致HAP/VAP患者接受多黏菌素吸入治療。臨床報(bào)道CMS吸入治療肺炎的劑量范圍[27]主要為100萬～1500萬U·d-1，大多集中在100萬～600萬U·d-1，bid～tid。雖然PMBS吸入治療肺炎有指南和共識(shí)推薦，但是臨床研究較少且無吸入制劑，注射劑型用作霧化吸入的超說明書應(yīng)用情況較為普遍，臨床報(bào)道的劑量主要有50 mg，q12h和2.5 mg·kg-1·d-1，4～6 h一次[8-9]。CMS和 PMBS吸入治療肺炎的療程均視病情而定，通常幾天到幾十天不等。從目前文獻(xiàn)來看，CMS吸入治療肺炎的相關(guān)研究較多，安全性好，但由于其轉(zhuǎn)化率低，療效有限；而PMBS吸入治療肺炎較CMS療效好，國內(nèi)臨床可獲得，但肺部不良反應(yīng)尚不明確，這需要進(jìn)一步的大樣本對(duì)照研究進(jìn)行評(píng)估。值得注意的是，吸入治療的療效和安全性受肺部解剖特征、疾病狀態(tài)、機(jī)械通氣、吸入顆粒大小、患者體位等眾多因素影響，盡管有指南、共識(shí)及多項(xiàng)研究支持多黏菌素吸入治療HAP或VAP，但實(shí)際上其給藥劑型、最佳給藥劑量、療程、肺部PK/PD特性等臨床具體應(yīng)用問題仍缺乏定論。多黏菌素吸入治療肺炎的安全性和有效性，未來尚需臨床前和大規(guī)模多中心臨床試驗(yàn)進(jìn)一步評(píng)估，特別是以準(zhǔn)確可靠的PK/PD數(shù)據(jù)來指導(dǎo)其臨床應(yīng)用。