基于蒙特卡洛模型的氟罗沙星临床合理化用药研究

褚奇星

(平顶山市第一人民医院药学部 河南平顶山 467000)

氟罗沙星(fleroxacin)作为第3代喹诺酮类广谱抗菌药，具有广谱、低毒、高效等药效学及口服吸收良好、组织分布广泛和半衰期长等药动学特征[1]，适用于敏感菌所致的呼吸道感染，包括慢性支气管炎急性发作、轻度或中度获得性肺炎等。该药临床用法主要为200～400 mg，每天1次。本文针对其药理学作用，在蒙特卡洛模型基础之上以不同的给药剂量(200、300、400 mg)，以累计反应分数(cumulative fraction of response，CFR)＞90%的给药方案研究其治疗的合理选择，最后结合成本 －效益从而优化其临床合理化应用[2－3]。

1 资料与方法

1.1 研究对象 经平顶山市第一人民医院伦理委员会批准，选取平顶山地区12名健康受试者，所有受试者均签署知情同意书。

1.2 入选标准 健康成年人，年龄18～45周岁，受试者体质量和身高均在标准范围内，血压、呼吸频率、脑电图、凝血功能、血常规、尿常规、乙肝表面抗原(HB-sAg)、肾功能、肝功能、电解质等指标均正常。

1.3 排除标准 既往心、肝、肾及血液系统疾病史或目前正患病者;药物过敏史或滥用药物者;实验前2周内用过其他药物或者参加过新药试验;嗜烟酒者;HB-sAg阳性;筛选中研究者认为有任何不宜参加此项试验的因素。有以上情况者不列为入选对象。

1.4 试剂及仪器 氟罗沙星片(试验品)，规格为100 mg/片，批号N059360，日本杏林制药株社会社。氟罗沙星标准品，含量:99.8%，批号 1409341－201208。莫西沙星标准品(内标物)，含量:99.9%，纯度99.6%，拜耳医药保健有限公司，批号BXR 5E2A。以上均购自中国药品食品检定所。Agilent 1200高效液相色谱仪(Agilent Technologies，Palo Alto，CA，USA);MM－2型快速旋涡振荡器(江苏省姜堰市沈高康健生化器具厂)，恒温真空浓缩仪(Eppendorf AG，德国);台式高速大容量恒温离心机(TGL20M－Ⅱ型，湖南凯达科学仪器有限公司)。

1.5 菌株来源 受试菌株共20种500株(平顶山市第一人民医院当年临床分离菌株)，包括葡萄球菌属、大肠杆菌、肺炎杆菌、变形杆菌属、卡他莫拉菌、志贺菌属、枸橼酸菌属、黏质沙雷氏菌、铜绿假单胞菌、沙门氏菌属、不动杆菌等。

1.6 给药方案及药动学研究

1.6.1 给药方案 将12名健康志愿者分为3组，受试当天抽取空白静脉血，早8点每组口服氟罗沙星片0.2、0.3、0.4 g，温开水送服，清洗期 1 周，进行 3 周实验。受试者在口服用药后 1、2、4、6、8、10、12、24、36、48、72 h于肘静脉取血5 ml，并置于肝素化离心试管中，4 000 r/min 离心 5 min，取上层血浆 500 μl置于－80℃冰箱保存。

1.6.2 血药浓度测定 色谱条件Zorbax Eclipse XDBC18 柱(15.0 cm ×4.6 mm，5 μm;美国 Agilent公司);预柱为 C18 柱(12.5 cm ×4.6 mm，5 μm;美国 Agilent公司);流动相为乙腈－0.025 mol/L磷酸溶液－三乙胺(20∶80∶0.2，v/v);流速为 1.0 ml/min;进样量为20 μl;柱温25℃;检测波长为298 nm。

1.6.3 血浆样品前处理 空白血浆500 μl，加入内标莫西沙星20 μl，加入二氯甲烷3 ml，以沉淀蛋白法涡旋混匀，13 000 r/min高速离心后提取下层有机相于真空浓缩仪中挥干，残渣以流动相200 μl涡旋溶解，取20 μl HPLC－UV进样分析。

1.7 方法学验证

1.7.1 专属性 在上述色谱条件下，按照血药浓度测定方法，氟罗沙星和内标物莫西沙星的保留时间分别是8.0 min和9.2 min;血浆中内源性物质不干扰氟罗沙星的测定。

1.7.2 标准曲线和定量下限 取5 ml带塞离心试管7只，分别加入不同浓度的氟罗沙星对照品溶液各10 μl，按“血浆样品前处理”项下操作，配制成氟罗沙星血浆浓度分别为20、50、100、200、500、1 000 和2 000 μg/L 的样品，以标准待测物浓度为横坐标，标准待测物与内标的峰面积比Ai/As为纵坐标，采用1/c2加权，求出标准曲线方程 y=0.001 8x+0.069 4(r2＞0.999 8)，线性范围20 ～ 2 000 μg/L。定量下限为20 μg/L，S/N=10;以S/N=3作为检测限。

1.7.3 回收率与精密度 按“血浆样品预处理”项下方法制备成氟罗沙星低、中、高3个浓度的质控(quality control，QC)样品，每浓度5个样本，连续测定3 d，计算质控样品的检测浓度，计算方法的准确度(accuracy)与日内、日间精密度(RSD)，均符合相关指导原则要求低于15%。按照标准曲线的制备方法，制备低、中、高3种不同浓度的血浆样品各5份，进样分析。记录氟罗沙星的峰面积(As)及其与内标物的峰面积比值(R)，将测定结果的峰面积(As)与相同浓度标准品溶液直接进样的峰面积(A)，按公式求算低、中、高3种浓度的提取回收率(3As/2A×100%)。结果显示，氟罗沙星在血浆中的回收率分别为(89.3±6.5)%、(90.1 ±4.7)%和(86.5 ±3.9)%，符合生物样品分析要求。

1.8 统计学分析 采用DAS 3.0软件求算药动学参数，运用方差分析法对低、中、高剂量用药组的药动学参数进行比较。

1.9 蒙特卡洛模型模拟 依据PK－PD模型可知，表示药物药动学和药效学参数MIC之间定量关系的PK－PD指数，是抗菌药物最佳临床给药方案的关键。应用蒙特卡洛模型对不同剂量的氟罗沙星(0.2、0.3、0.4 g)进行10 000次模拟的AUC0～24/MIC估计值模拟每个MIC稀释度的fAUC/MIC＞θ的群体数据时，在药动学参数服从正态分布的前提下，f服从均匀分布及MIC服从离散分布，此时基于θ值为药动学－药效学参数的折点，在模型基础上求算出各个MIC所能达到的折点θ的比例及累计反应分数CFR，从而达到临床抗生素最佳给药方案的CRF＞90%的要求。在此基础上得出临床抗生素最佳给药剂量的选择，并且有效预防细菌耐药性的靶值产生。

2 结果

2.1 药代动力学参数 不同剂量下氟罗沙星人体药动学参数见表1。方差分析结果表明，低、中、高剂量用药组氟罗沙星的药动学参数中半衰期(T1/2)差异无统计学意义(P＞0.05)，药时曲线下面积浓度AUC0～24、AUC0～∞呈现线性增长，氟罗沙星在人体内符合线性药物动力学特征。

表1 受试者口服不同剂量氟罗沙星的药动学参数均值比较

2.2 体外抗菌实验 氟罗沙星对临床所分离菌株的MIC如表2所示。不同致病菌或同种致病菌的不同菌株敏感性均有较大差异，不同细菌所需的最低日剂量与细菌的MIC分布存在相关性。

2.3 蒙特卡洛模型模拟 3组受试者口服不同剂量氟罗沙星后AUC0～24/MIC值的累计反应分数如表3，得到不同剂量下(200、300、400 mg)的 AUC0～24/MIC估计值。根据各自的概率分布，以 AUC0～24/MIC≥90%的概率作为预期可获满意临床疗效并有效预防细菌耐药性产生的靶值，不同致病菌 AUC0～24/MIC≥90%所需药物剂量具有显著差异。

表2 氟罗沙星对临床分离菌株的MIC汇总

表3 不同剂量下氟罗沙星对菌株的药效学累计反应分数(%)

3 讨论

在Monte Carlo模拟基础上确认不同药物剂量间的药动学及药效学关系，从而填补了临床研究的空白，大大弥补了个体化合理用药的不足[4－7]。本研究通过对氟罗沙星药动学分析得出其线性药动学特点，从而为其结合体外抗菌实验进行蒙特卡洛模拟提供依据，通过药动学参数的计算以及体外抗菌实验MIC的汇总，为蒙特卡洛模拟提供了必要依据。

基于蒙特卡洛模型当以AUC0～24/MIC≥100为靶值时，CFR＞90%以上即为预期可获得满意的临床疗效。口服400 mg氟罗沙星所得到的数据显示，铜绿假单胞杆菌、黏质沙雷氏菌、肺炎克雷伯氏杆菌、肺炎杆菌、大肠杆菌和耐甲氧西林金葡菌等的药效学累积反应分数均达90%以上，提示在对以上细菌感染进行抗菌药物氟罗沙星治疗时应当按照大剂量给药方案进行治疗。口服300 mg氟罗沙星结果显示，对黏质沙雷氏菌、大肠杆菌、不动杆菌和甲氧西林敏感金葡菌的药效学累积反应分数即可达到90%以上;对于卡他莫拉菌和沙门氏菌属的药效学累积反应分数要达到90%以上仅需口服200 mg的氟罗沙星即可实现，从而保证临床抗菌药物的合理应用以及临床个体化治疗。

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