基于PK/PD理論優(yōu)化帕珠沙星在臨床應用上的研究

李賀?王哲歡?焦響樂?王瑞?李曉天?張曉堅

摘要：目的 基于藥動/藥效（pharmacokinetic/pharmacodynamic，PK/PD）理論，應用蒙特卡洛模擬（Monte Carlo simulation，MCS）評價及優(yōu)化不同病原菌感染時帕珠沙星的給藥方案。方法 將12名健康志愿受試者分為3組，分別給予300、500和1000 mg 3種不同劑量的帕珠沙星，以高效液相色譜法測得血藥濃度，進而求出PK參數(shù)。用瓊脂二倍稀釋法確定大腸埃希菌、肺炎克雷伯菌、銅綠假單胞菌、金黃色葡萄球菌、表皮葡萄球菌和肺炎鏈球菌6種臨床分離菌株物的最低抑菌濃度以進行PD研究。根據(jù)PK/PD研究結(jié)果，以AUC0-24/MIC作為帕珠沙星的PK/PD指數(shù)（靶值為30、100和125），通過蒙特卡洛模擬得出不同給藥方案的達標概率（probability of target attainment，PTA）和累積響應百分率（cumulative fraction of response，CFR），評價出最佳給藥方案。結(jié)果 以CFR>90%的給藥方案作為臨床最佳給藥方案，蒙特卡洛模擬10000次的結(jié)果得出，帕珠沙星在1000 mg的給藥劑量下對肺炎鏈球菌的CFR可達到92.33%，在500和1000 mg的給藥劑量下對表皮葡萄球菌的CFR可達到90.11%和93.79%；對大腸埃希菌、肺炎克雷伯菌、金黃色葡萄球菌和銅綠假單胞菌的CFR均小于90%。結(jié)論 在表皮葡萄球菌感染時推薦使用500 mg qd的帕珠沙星；在日劑量為1000 mg時帕珠沙星對肺炎鏈球菌的感染有很好的效果，對大腸埃希菌、肺炎克雷伯菌、金黃色葡萄球菌和銅綠假單胞菌的抑制效果不佳，可作為輔佐治療藥物。不同致病菌感染時所需要的給藥劑量存在明顯差異，根據(jù)PK/PD理論以及蒙特卡洛模擬可為帕珠沙星臨床最佳給藥方案的制定提供依據(jù)。

關鍵詞：帕珠沙星；藥動/藥效；蒙特卡洛模擬

中圖分類號：R969.3文獻標志碼：A

Study on the optimization of pazufloxacin in clinical application

based on PK/PD theory

Li He1， Wang Zhe-huan2， Jiao Xiang-yue2， Wang Rui3， Li Xiao-tian2 ， and Zhang Xiao-jian1

（1 The First Affiliated Hospital of Zhengzhou University， Zhengzhou 450001; 2 College of Pharmacy， Zhengzhou University， Zhengzhou 450001; 3 Luohe Central Hospital， Luohe 462000）

Abstract Objective Based on the pharmacokinetic/pharmacodynamic （PK/PD） theory， Monte Carlo simulation was used to evaluate and optimize the dosing regimen of pazufloxacin for different pathogen infections. Methods Twelve healthy volunteers were divided into three groups and were given three different doses of pazufloxacin， low， medium， and high. The plasma concentration was measured by high performance liquid chromatography， and the PK parameters were calculated. The minimum inhibitory concentrations of six clinically isolated strains of Escherichia coli， Klebsiella pneumoniae， Pseudomonas aeruginosa， Staphylococcus aureus， Staphylococcus epidermidis， and Streptococcus pneumoniae were determined by the agar double dilution method for PD research. According to the results of the PK/PD study， AUC0-24/MIC was used as the PK/PD index of pazufloxacin （target values were 30， 100 and 125）. Through Monte Carlo simulation， the probability of target attainment and the cumulative fraction of response of different dosing regimens were obtained to evaluate the best dosing regimen. Results With CFR>90% as the optimal dosage regimen of empirical therapy， the results of 10，000 Monte Carlo simulations showed that pazufloxacin had a CFR of 92.33% for Streptococcus pneumoniae at a dose of 1000 mg， and a CFR of 90.11% and 93.79% for Staphylococcus epidermidis at a dose of 500 and 1000 mg. The CFR of Escherichia coli， Klebsiella pneumoniae， Staphylococcus aureus， and Pseudomonas aeruginosa were all less than 90%. Conclusion It is recommended to use 500 mg qd pazufloxacin for Staphylococcus epidermidis infection; Pazufloxacin has a good effect on Streptococcus pneumoniae infection at a daily dose of 1000 mg. But it has poor inhibitory effects on Escherichia coli， Klebsiella pneumoniae， Staphylococcus aureus， and Pseudomonas aeruginosa， but can be used as an adjuvant therapy. There are significant differences in the dosage required for different pathogenic bacteria infections. The PK/PD theory and Monte Carlo simulation can provide a basis for the formulation of the best clinical dosing regimen of pazufloxacin.

Key words Pazufloxacin; PK/PD; Monte Carlo simulation

帕珠沙星是喹諾酮類抗菌藥，能夠與細菌DNA促旋酶或拓撲異構(gòu)酶Ⅳ發(fā)生交互作用，誘導兩種酶發(fā)生構(gòu)型改變，使細菌細胞無法分裂和增殖而死亡。對革蘭陰性菌和革蘭陽性菌均有廣譜抗菌活性，殺菌活性強，在臨床上獲得廣泛應用[1]。但對帕珠沙星長期、高頻及不合理使用會導致病原菌對其耐藥性升高，臨床治療結(jié)果差等。因此，合理使用抗菌藥物，優(yōu)化抗菌藥物的給藥方案至關重要。PK/PD理論已被廣泛應用于抗菌藥物研究的全過程中，使研究者對藥效消長與劑量及時間的關系的了解更加準確全面，為藥物臨床應用提供理論依據(jù)[2]。MCS是一種計算機模擬技術(shù)，以非臨床或臨床PK/PD靶值為目標，通過計算不同給藥方案下抗菌藥物對某一細菌的PK/PD指數(shù)達到該靶值的CFR，以及不同最低抑菌濃度（minimum inhibitory concentration， MIC）值下對某一細菌達到PK/PD靶值的PTA來得出優(yōu)選方案[3]。一般而言，抗菌藥物在特定給藥方案下對某一細菌的CFR值高于90%時，可認為在該給藥方案下該細菌具有最大的殺菌效果，以PTA≥90%時的MIC值作為PK/PD界值，用于確定藥敏折點[4]。

近年來MCS以及PK/PD理論廣泛應用于評價抗菌藥物合理性使用的研究中，為抗菌藥物經(jīng)驗治療和個體化治療提供了高效的治療方案和方法。本研究利用MCS水晶球軟件（Crystal Ball 11.1.2）模擬了不同劑量的帕珠沙星與殺菌效應的關系。

1 資料和方法

1.1 基本資料

實驗藥品均購于中國藥品生物制品檢定所，甲磺酸帕珠沙星（規(guī)格：10 mL：0.5 g，批準文號：國藥準字H20051733，四川奧邦藥業(yè)有限公司）。受試者選用由漯河市中心醫(yī)院臨床試驗倫理委員會批準的12名健康受試者。受試菌共6種（均來自漯河市中心醫(yī)院臨床分離菌株），包括大腸埃希菌（Escherichia coli）、金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）、銅綠假單胞菌（Pseudomonas aeruginosa）、表皮葡萄球菌（Staphylococcus epidermidis）、肺炎鏈球菌（Streptococcus pneumoniae）。質(zhì)控菌株采用大腸埃希菌ATCC25922、金黃色葡萄球菌ATCC29213。

1.2 藥代動力學參數(shù)

在健康受試者體內(nèi)進行帕珠沙星的藥動學研究實驗，給藥前禁食12 h，甲磺酸帕珠沙星給藥劑量為300、500和1000 mg（加入100 mL生理鹽水），靜脈滴注30 min。給藥后4 h內(nèi)禁水，清淡飲食，嚴禁吸煙酗酒，禁止飲用含咖啡因成分的飲料，禁止進行劇烈運動。分別在5、10、15、30 min和1、2、3、4、5、6、8、12 h后前臂靜脈取血5 mL于肝素抗凝試管中，輕搖混勻，3000 r/min離心10 min，分離血漿于-20℃冰箱中保存。根據(jù)高效液相色譜法（HPLC）測得的血藥濃度-時間數(shù)據(jù)采用DAS3.0軟件處理數(shù)據(jù)。

1.3 體外敏感性參數(shù)

用瓊脂二倍稀釋法測定帕珠沙星對大腸埃希菌、肺炎克雷伯菌、銅綠假單胞菌、金黃色葡萄球菌、表皮葡萄球菌和肺炎鏈球菌的體外抗菌活性[5-6]。取3 mL帕珠沙星儲備液稀釋成系列濃度，各取1 mL加入20 mL的MH培養(yǎng)基中稀釋成不同的濃度，冷卻后置于35℃孵育箱中，同時制備空白對照平皿。根據(jù)CLSI的標準，以無菌生長的培養(yǎng)平皿的濃度作為該藥對此細菌的最低抑菌濃度。

1.4 給藥方案

根據(jù)甲磺酸帕珠沙星說明書及國內(nèi)外研究近況選擇300、500和1000 mg qd 3種給藥方案進行模擬。

1.5 MCS分析

MCS通過隨機產(chǎn)生細菌對該藥物敏感性的數(shù)據(jù)以及符合某一藥物藥動學參數(shù)分布的數(shù)據(jù)后，以這些數(shù)據(jù)為基礎計算出能夠代表該藥效應指標的PK/PD指數(shù)值，最后通過統(tǒng)計該指數(shù)值在不同靶值下的達標率來判斷該給藥方案的治療效果[8]。帕珠沙星是濃度依賴型的喹諾酮類藥物，PK/PD指數(shù)為藥時曲線下面積AUC0-24與MIC的比值（AUC0-24/MIC）[7]。相關公式如下：

AUC0～24=Dose0～24/CL

fAUC0～24/MIC=fDose0～24/CL/MIC

其中，AUC0～24為0～24 h藥時曲線下面積（mg·h/L）；Dose0～24為24 h給藥劑量（mg）；CL為血漿清除率（L/h）；f表示游離藥物的百分率；MIC為最低抑菌濃度（?g/mL）。

用Crystal Ball軟件分別進行1000，5000和10000等次模擬后，選擇最佳的模擬次數(shù)10000次，計算甲磺酸帕珠沙星在給藥劑量為300、500和1000mg時對5種細菌AUC0～24/MIC達到靶值的CFR，以及不同MIC值下對6種細菌達到PK/PD靶值的PTA。研究資料顯示，對于革蘭陰性菌引起的感染來說，可將AUC0～24/MIC≥100的估計值作為喹諾酮類藥物預期可獲得滿意臨床療效的靶值，AUC0～24/MIC≥125作為喹諾酮類藥物預期可獲得滿意臨床療效并能有效預防細菌耐藥性產(chǎn)生的靶值[9-10]。對于革蘭陽性菌引起的感染來說，可將fAUC0～24/MIC≥30作為預期可獲得滿意臨床療效的靶值[11]。

2 結(jié)果

2.1 藥代動力學參數(shù)

參見表1。

2.2 體外敏感性參數(shù)

參見表2。

2.3 PTA值

帕珠沙星采用MCS各劑量給藥方案的PTA值見表3～4。當給藥方案在某一MIC值下的PTA值高于90%，且該MIC值位于野生型菌株MIC分布范圍上端時，認為此給藥方案為有效治療方案。由結(jié)果可知，對革蘭陰性菌來說，當MIC<0.125 ?g/mL時，帕珠沙星3種給藥方案的PTA均高于90%，因此當細菌的藥敏試驗測得的MIC低于0.125 ?g/mL時，帕珠沙星對革蘭陰性菌引起的感染能達到較好的治療效果；當MIC≥0.5 ?g/mL時，3種給藥方案AUC0～24/MIC的值達到125的概率均小于90%。對革蘭陽性菌來說，當MIC<0.5 ?g/mL時，帕珠沙星3種給藥方案的PTA均高于90%，當細菌的藥敏試驗測得的MIC低于0.5 ?g/mL時，帕珠沙星對革蘭陽性菌引起的感染能達到較好的治療效果；當MIC≥2 ?g/mL時，3種給藥方案PTA均小于90%。以PTA≥90%時的MIC值作為PK/PD界值確定藥敏折點，MIC接近折點時，較高劑量的帕珠沙星仍能獲得較高的PTA，因此，感染嚴重時可給予較高劑量的帕珠沙星。

2.4 CFR值

帕珠沙星采用MCS各劑量給藥方案對6種臨床分離菌株的CFR值見表5～6所示。帕珠沙星對所選革蘭陰性菌及金黃色葡萄球菌的CFR值均小于90%，對表皮葡萄球菌的CFR值在劑量為500和1000 mg時大于90%。且在1000 mg的劑量下對肺炎鏈球菌的CFR值大于90%。

根據(jù)PK/PD理論，CFR>90%時，該給藥方案對該細菌具有最大殺菌效果。根據(jù)以上結(jié)果可得出，帕珠沙星在劑量為1000 mg時對表皮葡萄球菌和肺炎鏈球菌引起的感染有很好的效果，但對大腸埃希菌、肺炎克雷伯菌、銅綠假單胞菌和金黃色葡萄球菌抑制效果不佳，單用效果不理想，可作為輔佐治療藥物。

3 討論

帕珠沙星是第四代喹諾酮類抗菌藥，對革蘭陽性菌和陰性菌所致的感染有較好的治療作用[12]。抗感染藥物的使用一直是醫(yī)務工作者乃至全社會所關注的焦點，近年來，常用的喹諾酮類藥物左氧氟沙星的臨床應用劑量已從500 mg調(diào)整到750 mg，可見細菌對左氧氟沙星的耐藥性逐漸增強。目前已開發(fā)了基于聚合酶鏈反應的技術(shù)、質(zhì)譜、全基因組測序等用于快速檢測細菌耐藥性的新方法[13]，但我國細菌耐藥性問題仍未根本解決。本研究運用MCS計算AUC/MIC在30及125的靶值下對6種臨床分離菌株的PTA和CFR，得出帕珠沙星日劑量1000 mg時對肺炎鏈球菌引起的感染有比較好的療效，在日劑量500 mg時對表皮葡萄球菌的CFR值達到了90.11%，因此表皮葡萄球菌感染時推薦使用500 mg qd的帕珠沙星。此外，帕珠沙星在3種劑量下對大腸埃希菌、銅綠假單胞菌、肺炎克雷伯菌和金黃色葡萄球菌的CFR值均未達到90%，說明單獨使用說明書推薦劑量的帕珠沙星對這四種細菌引起的感染無法達到滿意的殺菌效果，可考慮聯(lián)合用藥。PTA結(jié)果顯示，帕珠沙星對革蘭陰性菌的MIC低于0.125 ?g/mL、對革蘭陽性菌的MIC低于0.5 ?g/mL時，能達到較好的治療效果。經(jīng)藥敏試驗得出具體致病菌株類型及各MIC值后，可采用蒙特卡洛模擬來確定最佳給藥方案，對實現(xiàn)個體化給藥及降低細菌耐藥性具有一定的參考意義。

魏敏吉等[14]通過計算帕珠沙星和左氧氟沙星對不同臨床分離菌的AUC/MIC在30～125靶值下的PTA值，發(fā)現(xiàn)帕珠沙星日劑量1000 mg與左氧氟沙星日劑量750 mg的抗菌效果相近，但超說明書用藥和高風險因素患者用藥可能會增加喹諾酮類藥物的不良反應，為達療效而不斷增大帕珠沙星劑量難以保證安全性[15]。蔣力[16]和吳詩聰[17]通過對當?shù)啬翅t(yī)院帕珠沙星治療的泌尿道感染患者資料進行分析，得出300 及500 mg bid的帕珠沙星均未見嚴重不良反應。在嚴重表皮葡萄球菌和肺炎鏈球菌感染時，可在日劑量1000 mg的范圍內(nèi)使用帕珠沙星進行治療。臨床上獲得每一個患者的PK/PD參數(shù)值難度較大，但大樣本人群和細菌群體參數(shù)可以用來指導臨床應用。MCS作為一種有效的評價手段可以優(yōu)化抗菌治療，提高疾病的治療率，減少不合理用藥現(xiàn)象的產(chǎn)生，為臨床的抗菌治療提供有效的指導，同時還能降低治療成本、減少耐藥菌的產(chǎn)生。

本研究在模擬時使用公式推導的方法計算肌酐清除率，在患者身上缺少適當?shù)拇_認，從而可能影響了藥動學研究過程中的準確性，雖使用了合適的游離分數(shù)對游離藥物濃度進行模擬，在重癥患者身上的蛋白結(jié)合率也存在著差異。此外，不同時間不同地區(qū)的細菌耐藥情況不同，本研究的PD參數(shù)均來自河南地區(qū)，僅提供一定的參考，臨床應用時應采用本地區(qū)及本醫(yī)院的具體致病菌株進行藥敏試驗，以得出相應的PD參數(shù)。盡管存在這些局限性，MCS也對帕珠沙星在臨床上的使用研究提供了一條新的思路，對確定最佳給藥方案和實現(xiàn)個體化給藥提供了條件，具有廣闊的發(fā)展前景。

參 考 文 獻

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