口服西他沙星在中国健康受试者中的药动学及药动学/药效学研究

武晓捷， 范亚新， 张 菁， 郁继诚， 曹国英， 郭蓓宁， 陈渊成， 吴菊芳， 施耀国， 郭 燕，叶信予， 吴培澄， 朱德妹

西他沙星是由第一三共株式会社研制的氟喹诺酮类抗菌药物[1]。该药具有广谱抗菌作用，对需氧和厌氧的革兰阳性和阴性菌、肺炎支原体及衣原体等均具有抗微生物活性[2-3]，且对包括耐药菌在内的革兰阳性菌、革兰阴性菌和非典型病原微生物均显示出较目前常用氟喹诺酮品种更强的抗菌作用。其作用机制为抑制DNA旋转酶和拓扑异构酶Ⅳ的活性，且抑制作用强于其他喹诺酮品种。同时本品对喹诺酮耐药决定域（QRDR）变异酶活性也有较强抑制作用，因此对其他喹诺酮耐药的菌株也有较强的抗菌作用[4-5]。西他沙星在日本受试者中的药动学（PK）研究结果显示，该药口服给药后吸收迅速，达峰时间为1～2 h，半衰期5～6 h，约70%尿中原形药物排出，体内几乎不代谢，生物利用度良好，不受饮食影响，多剂给药无蓄积效应[6-7]。本课题旨在研究中国健康受试者单剂和多剂口服西他沙星片后的PK特征，并进行PK/药效学（PD）研究。

1 材料与方法

1.1 研究设计

PK研究分为两个部分，包括单剂给药和多剂给药。单剂给药PK研究为单中心、开放、设3个剂量组（50 mg、100 mg和200 mg），每个剂量组入选12名受试者，男女各半，每名受试者只接受1次1个剂量给药。多剂给药PK研究为单中心、开放、单一剂量组，入选12名受试者，男女各半，每名受试者给予西他沙星片100 mg，1次 /12 h，连续给药10 d，第1天和第10天仅早上服药1次。本研究获复旦大学附属华山医院伦理委员会批准。本研究的实施遵循赫尔辛基宣言中的伦理原则和国际协调会议药物临床试验质量管理规范。所有受试者在筛选前均自愿签署知情同意书。

1.2 受试者

受试者均为20～45周岁健康男性和女性，体重≥50 kg，体重指数19～24，体格检查、生命体征、12导联心电图和实验室检查无异常。有任何下列情况者不可入选：有心血管、肝脏、肾脏、消化道及精神神经系统疾病病史者；有药物过敏史者；妊娠、哺乳期妇女；HIV-Ab、HBsAg、CV-Ab及梅毒检査中任意一项结果阳性者；实验室检查或体格检查发现异常并经研究者判断有临床意义者；有药物滥用史者；3个月内献血者；1个月内参加过其他药物临床试验者；14 d内服用过其他药物者等。

1.3 研究药物及给药方法

研究药物为西他沙星水合物，药物代号DU-6859a，药物批号：ZAC0021，每片含无水西他沙星50 mg。所有研究药物均由第一三共株式会社提供。单剂给药为空腹给药，禁食不禁水至少10 h，服药前和服药后2 h禁止饮水，服药后4 h内禁食。多剂给药为进早餐或晚餐后30 min给药，第1天和第10天仅在早餐后给药1次。服药时均用200 mL温水送服。

1.4 样本采集

1.4.1 血样采集 单剂给药试验于服药前（0 h）和服药后0.5、1、1.5、2 、3、4、6、8、12、24、36、48 h采集血样。多剂给药试验于第1天和第10天分别于早晨服药前（0 h）和服药后0.5、1、1.5、2、3、4、6、8、12、24、36、48 h采集血样，第4天至第9天分别于早晨服药前（0 h）采集血样测定谷浓度。将采集的血液标本注入血清管中，室温放置约30 min后离心分离血清（约1 850 g，10 min），取上清液一式两份分装于避光冻存管内，-20℃以下保存至测定。

1.4.2 尿样采集 单剂给药试验于服药前（-2～0 h）和服药后0～4、4～8、8～12、12～24、24～48 h分段收集尿样。多剂给药试验于第1天和第10天于服药前（-2～0 h）和服药后0～4、4～8、8～12、12～24、24～48 h分段收集尿样，并分装冷冻于-20℃以下避光保存至测定。

1.5 血清及尿液样本中西他沙星浓度检测

采用超高效液相色谱-串联质谱方法（UPLCMS/MS）测定血清及尿液样本中西他沙星浓度。

1.5.1 对照品 西他沙星对照品，批号：D，含量：92.7927%。内标DV-7751a（internal standard，IS），批号：005，含量99.7%。西他沙星对照品及内标DV-7751a均由第一三共（中国）投资有限公司提供。

1.5.2 仪器 采用Waters公司UPLC仪及AB SCIEX公司API 4000QTRAP串联质谱仪。

1.5.3 测定条件 色谱柱：Waters ACQUITY HSS T3柱（100 mm×2.1 mm I.D.，1.8 μm）；流动相：A（乙腈）/B（10 mmol/L甲酸铵溶液，甲酸调pH3.0），梯度洗脱，0～1.6 min时A 相为30%，1.6～2.6 min 时A相为30%～90%，2.6～2.7min时A相为90%～30%，2.7～3.5 min时A相为30%；流速：0.4 mL/min；柱温：30 ℃。质谱离子化法：ESI源正离子多反应监测（MRM）模式检测；离子喷射电压：5 500 V；加热气体温度：550 ℃；Curtain gas（氮气）：30 psi；Gas1及Gas2（氮气）：50 psi。检测离子对，西他沙星：m/z 410.1→ m/z 392.2，内标：m/z 388.2→ m/z 370.5。

1.5.4 样本前处理 取血清样品100 µL加入150 µL 2%乙酸水溶液，再加入25 µL IS工作溶液（1 mg/ L），混匀后加入预先活化后的OASIS HLB（30 mg/1 mL）固相萃取小柱中，使用1 mL 水和1 mL甲醇/2%乙酸（20/80，v/v）溶液洗净小柱，使用1 mL乙腈 /10 mmol/L甲酸铵水溶液（甲酸调pH 3.0）（35/65、v/v）溶液洗脱，收集于96孔聚丙烯收集板中。混匀后，5 µL注入UPLC-MS/MS中。

取尿液样品100 µL加入150 µL 2%乙酸水溶液，再加入25 µL IS工作溶液（5 mg/L），混匀后取100 µL加入预先活化后的OASIS HLB（30 mg/1 mL）固相萃取小柱中，使用1 mL 水和1 mL甲醇/2%乙酸（20/80，v/v）溶液洗净小柱，使用1 mL乙腈／10 mmol/L甲酸铵水溶液（甲酸调pH 3.0）（35/65、v/v）溶液洗脱，收集于96孔聚丙烯收集板中。混匀后，3 µL注入UPLC-MS/MS中。

1.6 PK参数计算

本研究采用非房室分析法，使用Phoenix WinNonlin 6.0（Pharsight Corp.， USA）软件计算以下PK参数。血清峰浓度（Cmax）、给药后12 h血药浓度（C12h）、达峰时间（Tmax）、半衰期（T1/2）、平均药时曲线下面积（AUC0-∞）、给药后0～12 h AUC0-12h、给药后0～48 h AUC0-48h、总清除率（CLt/F）、表观分布容积（Vdz/F）、平均滞留时间（MRT）、终末相消除速率常数（λZ）、区间尿中排泄量、区间尿中排泄率、累积尿中排泄量、累积尿中排泄率、肾清除率（CLr）。多剂给药后需计算稳态时AUC0-12h（ss）、稳态时总清除率（CLss/F）及累积因子等参数。将给药剂量和Cmax、AUC0-48h和AUC0-∞进行线性回归分析，判定Cmax和AUC是否与给药量呈比例关系。比较给药后第1天及第10天的PK参数，如Cmax、C12h及AUC0-12h以考察药物在体内的蓄积情况。

1.7 PK/PD分析

受试菌系2008－2009年收集自上海、北京等地区的临床分离菌，包括甲氧西林敏感和耐药金黄色葡萄球菌，青霉素敏感、中介和耐药肺炎链球菌，流感嗜血杆菌，卡他莫拉菌；以及2012－2014年收集自社区获得性肺炎（CAP）和尿路感染（UTI）患者的病原菌，包括肺炎克雷伯菌和大肠埃希菌。测定了西他沙星的最低抑菌浓度（MIC），并与左氧氟沙星、莫西沙星、环丙沙星等比较，分别按2009年、2013年和2014年美国临床与实验室标准化协会（CLSI）标准判读结果。

根据PK研究结果，结合西他沙星MIC结果，应用单点估算法和Monte Carlo模拟法，以fCmax/MIC值≥2以及fAUC0-24/MIC值≥30作为社区获得性肺炎患者中预期可获满意临床和细菌学疗效的靶值[8-9]，计算西他沙星100 mg 2次/d给药连续7 d的PK/PD参数，PD达标概率（probability of target attainment，PTA）及对肺炎链球菌的累积响应百分数（cumulative fraction of response，CFR）。

2 结果

2.1 方法学验证结果

西他沙星血清标准曲线浓度为0.005 00、0.010 0、0.020 0、0.050 0、0.100、0.500、1.00 mg/L，线性良好，批内、批间精密度均小于3.9%，来自6份不同志愿者的空白血清对西他沙星和内标的基质效应因子分别为97.1%～98.4%和96.4%，无明显基质效应影响。血清样品3次冻融（-40 ℃～室温）、6 h室温放置、预处理后自动进样器（10 ℃）放置48 h、-40 ℃条件下保存102 d稳定。

西他沙星尿液标准曲线浓度为0.100、0.200、0.500、1.00、2.50、5.00、10.0 mg/L，线性良好，批内批间精密度均小于4.7%，来自6份不同志愿者的空白尿液对西他沙星和内标的基质效应因子分别为98.8%～107%和108%，无明显基质效应影响。尿样品4次冻融循环（-40℃～室温）、8 h室温放置、预处理后自动进样器（10℃）放置48 h稳定、-40 ℃条件下放置82 d稳定。

2.2 人口统计学

本研究共入选48名受试者，包括单剂给药3个剂量组共36名受试者和多剂给药组12名受试者，受试者人口学统计见表1。

表1 健康受试者人口统计学数据Table 1 Demographic data of the enrolled healthy subjects

2.3 PK研究

2.3.1 单剂PK 西他沙星50 mg、100 mg和200 mg组受试者空腹口服给药后吸收迅速，3组的Cmax分别为（0.72±0.19）、（1.39±0.36）和（2.32±0.78）mg/ L，Tmax分别为0.92、1.42和1.21h。各组给药后C12h分别为（0.07±0.02）、（0.18±0.04） 和（0.30±0.08）mg/L。50 mg、100 mg和200 mg的平均AUC0-∞分别为（3.67±0.67）、（8.19±1.15）和（14.20±3.21）mg·h/ L。各剂量组的平均末端消除T1/2相近，50 mg、100 mg和200 mg组分别为6.51、6.84和7.81 h。各剂量组血药浓度-时间半对数坐标轴曲线见图1（A）。各剂量组非房室模型PK参数见表2。

采用Power模型分析西他沙星非房室参数Cmax和AUC与剂量间线性关系发现，在50～200 mg的剂量范围内，Cmax、AUC0-12h、、AUC0-48h和AUC0-∞均随剂量增加而上升，各参数β点推测值的双侧95%置信区间内包含1，Cmax、AUC0-12h、AUC0-48h和AUC0-∞与给药剂量增加均呈线性关系。

非房室参数分析结果显示，T1/2和平均滞留时间（MRT）随着剂量增加而上升（200 mg与50 mg组相比，P＜0.05），200 mg组的Vdz/F和CLt/F与100 mg组相比也有统计学差异（P＜0.05），这提示西他沙星在高剂量范围时（如200 mg）消除速度减慢。

图1 受试者单剂或多剂口服西他沙星片后血清西他沙星浓度-时间半对数坐标图（mean±SD，n=12）Figure 1 Serum concentration-time curves of sita fl oxacin in subjects after single dose or multiple dose administration of sita fl oxacin tablets（mean ± SD，n=12）

表2 西他沙星单剂给药各组别的非房室模型PK参数统计Table 2 Non-compartment pharmacokinetic parameters after single dose administration of sita fl oxacin tablets（n = 12）

50 mg、100 mg和200 mg组给药后48 h内的西他沙星平均累积尿排出率分别为（70.0±11.3）%、（69.0±9.2）%和（61.4±15.7）%，3个剂量组在给药后0～4 h平均尿排出率及平均尿浓度均达到最大值。

2.3.2 多剂PK 与西他沙星单剂给药100 mg组相比，多剂给药第1天和第10天的西他沙星Cmax均低，分别为（1.01±0.19）mg/L和（1.26±0.20）mg/L；Tmax分别为给药后1.75 h和2.08 h。第10天达到稳态后，AUC0-12h分别为（6.88±0.81）mg·h/L， CLss/ F、CLr/F分别为（14.72±1.79）和（10.58±1.40）L/h。Tmax和Vdz/F分别为（2.08±0.76）h和（128.95±24.86）L。蓄积因子（RAUC）为1.35，提示连续10 d多剂给药后未见明显蓄积效应。多剂给药第1天和第10天血药浓度-时间半对数坐标轴曲线见图1（B）。西他沙星多剂给药后各组非房室模型PK参数见表3。

第1天和第10天给药后48 h的药物平均累积尿排出率分别为（67.64±9.60）%和（99.11±17.50）%。与第1天比较，第10天给药后各时段的尿浓度、排出量及排出率和48 h内累积药物排出率相对较高，与第3～9天为2次/d给药有关。

表3 西他沙星多剂给药的非房室模型PK参数统计Table 3 Non-compartment pharmacokinetic parameters after multile dose administration of sita fl oxacin tablets（n=12）

2.4 PK/PD分析

西他沙星对肺炎链球菌、金黄色葡萄球菌、流感嗜血杆菌、卡他莫拉菌等CAP常见病原菌及大肠埃希菌等尿路感染常见病原菌的体外PD研究结果显示，西他沙星对于以上临床分离菌的活性较其他3种氟喹诺酮类抗菌药物更优，对环丙沙星耐药的大肠埃希菌仍具有抗菌活性。西他沙星对各细菌MIC分布频率见表4。将西他沙星100 mg多剂给药后第10天的非房室模型PK参数（Cmax、AUC0-24h）与细菌药敏（MIC90）一一对应做单点估算法，以血清游离百分数为38.8%计算（西他沙星蛋白结合率为61.2%）[9-10]，结果显示除MRSA和环丙沙星耐药的大肠埃希菌外，西他沙星100 mg多剂给药对肺炎链球菌、MSSA、流感嗜血杆菌、卡他莫拉菌、肺炎克雷伯菌和环丙沙星敏感大肠埃希菌的Cmax/MIC值均≥2，AUC0-24h/MIC值大于89.0（除肺炎克雷伯菌和环丙沙星敏感的大肠埃希菌为21.4），见表5。Monte Carlo模拟结果显示对于青霉素敏感、中介和耐药的肺炎链球菌（PSSP、PISP、PRSP），当fCmax/MIC靶值为2，fAUC0-24h/MIC靶值为30时，CFR值接近100，对于MIC小于0.125 mg/L的肺炎链球菌，其PD达标概率＞99%，见图2。

表4 西他沙星对各种细菌的MIC分布频率表Table 4 Distribution of minimum inhibitory concentrations of sita fl oxacin against clinical isolates（%）

表5 西他沙星对临床分离菌的PK/PD参数Table 5 Pharmacokinetic/pharmacodynamic indices of sita fl oxacin against clinical pathogens isolated from two phase 3 clinical trials

图2 肺炎链球菌MIC分布及西他沙星fCmax/MIC和fAUC0-24/MIC达标概率曲线Figure 2 Distribution of the minimum inhibitory concentrations of sita fl oxacin against S. pneumoniae and the probability curve for chieving fCmax/MIC and fAUC0-24 h/MIC targets

3 讨论

西他沙星单剂给药各剂量组按男女性别分组后比较男女非房室模型PK参数发现，对于50和100 mg组，女性受试者的AUC0-12h均高于男性约19%和25%（P＜0.05），主要原因是女性受试者的Vdz/F显著低于男性约2%和25%（P＜0.05）。对于200 mg组，西他沙星在女性受试者的末端消除半衰期T1/2长于男性约1.2 h（P＜0.05）。多剂给药西他沙星第10天末次给药后男性达峰时间比女性受试者早1 h（P＜0.05），与单剂PK结果一致，其他PK参数性别间差异均无统计学意义（P＞0.05）。总体而言，西他沙星PK参数的性别差异较小。

本研究中健康受试者单剂空腹口服西他沙星片50 mg、100 mg、200 mg后西他沙星吸收迅速，在给药后1.5 h内均达到血药峰浓度，Cmax、AUC0-12h、AUC0-48h和AUC0-∞随给药剂量递增呈比例增加，该药在50～200 mg剂量范围内呈线性PK特征；西他沙星主要经肾排出，给药后48 h内累积尿排出率在60%以上。进餐后口服西他沙星片100 mg 2次/d连续10 d后达峰时间延迟，第1天和第10天分别于给药后1.75 h和2.08 h达到峰浓度，而单剂给药100 mg组在给药后1.42 h达到峰浓度，为（1.39±0.36） mg/ L。此可能与西他沙星进餐后给药有关。第1天给药达峰后血药浓度缓慢下降，趋势同单剂给药，给药第1天达峰后其他时间点的血药浓度与单剂给药 100 mg组相近。连续给药后未见明显的蓄积效应。健康受试者单剂和多剂口服西他沙星片后PK特征无明显性别差异，耐受性和安全性良好。

与日本健康受试者比较[7]，西他沙星片在中国健康受试者的单、多剂给药PK结果显示，中国受试者的西他沙星平均血药浓度略高，总体药物暴露量略高，中国受试者的药物消除T1/2较日本受试者稍延长，药物清除速率较后者稍慢，但两者尿累积排出率相近。尽管中国和日本健康受试者PK参数间有些差异，但变化不大。

西他沙星属浓度依赖性抗菌药物，其主要与疗效相关的PK/PD参数为fAUC0-24/MIC和fCmax/ MIC。根据本次西他沙星PD研究结果，结合西他沙星体外PD结果，应用单点估算法和Monte Carlo模拟法，以f Cmax/MIC值≥2以及fAUC0-24/MIC值≥30作为预期西他沙星可在CAP患者中获满意临床和细菌学疗效的靶值[8]。根据西他沙星100 mg 2次/d给药连续7 d的稳态PK参数以单点法计算PK/PD参数结果显示，西他沙星100 mg多剂给药对除MRSA和环丙沙星耐药的大肠埃希菌外的受试菌种Cmax/MIC值均≥2，对所有受试菌种AUC0-24/MIC值≥21.4。Monte Carlo模拟结果显示对于PSSP、PISP和PRSP的PK/PD靶值[10]，CFR值接近100，对于MIC＜0.125 mg/L的肺炎链球菌，其PTA大于99%。因此PK/PD分析结果显示西他沙星片100 mg 2次/d的给药方案对CAP常见病原菌如肺炎链球菌、流感嗜血杆菌、卡他莫拉菌、肺炎克雷伯菌等预期可达到良好的临床疗效和微生物疗效。西他沙星口服后大部分以原形（60%以上）从尿液中排出，UTI主要病原菌大肠埃希菌体外MIC90分别为≤0.06 mg/L（环丙沙星敏感）和2 mg/L（环丙沙星耐药），临床试验中MIC90为1 mg/L，而西他沙星片100 mg 2次/d给药后末次给药4 h内尿药浓度中位数为45.1 mg/ L（21.2～98.8 mg/ L），8～12 h内尿药浓度中位数为19.3 mg/L（11.7～45.5 mg/ L）。即使给药后8～12 h尿药浓度仍在大肠埃希菌MIC90至少5倍以上，因此西他沙星对于UTI的主要病原菌预期疗效良好。