对乙酰氨基酚种族差异研究

张婷，杨劲

（中国药科大学药物代谢动力学重点实验室，江苏 南京 211198）

对乙酰氨基酚（APAP）作为一种有效的解热镇痛成分，在临床上被广泛用于超过600种非处方药和处方药，主要用于小儿普通感冒或流行性感冒引起的发热，以及缓解轻至中度疼痛。我国市场上的解热镇痛复方制剂大多都含有APAP，如克感敏、感康、康必得、泰诺、感冒灵、VC银翘片、白加黑等。此外，临床上APAP常与阿片类药物组成复方制剂，用于术后镇痛、癌痛和骨关节炎引起的疼痛，如氢考酮、氨酚羟考酮、氨酚可待因、氨酚曲马多片等。在推荐剂量下，APAP的疗效和安全性良好，但过量服用或者滥用会导致严重肝损伤，甚至肝功能衰竭和死亡。为了降低肝损伤风险，说明书中对APAP日最大摄入剂量进行了限定，但是不同国家限定的APAP日最大摄入剂量存在差异。2012年，原国家食品药品监督管理局（State Food and Drug Administration，SFDA）发布专家共识[1]，建议APAP每日最大用量不应超过2g。而同样是东亚人种，2011年日本为了提高APAP的镇痛效果，加强疼痛管理，将APAP的最大日剂量由1.5g提高至4g。2014年美国FDA发布了一项法规，要求处方药中APAP的含量不超过325mg并且限定成人最大日剂量应不超过4g[2]。这一法规经过国内某些媒体的“渲染加工”被解读成了“服用超过325mg APAP会造成严重肝损伤”，造成了公众极大的误解。事实上，FDA此举只是希望通过改变处方药中药物含量的方式来降低重复用药的风险，325mg并不是安全剂量的极限。当然，APAP超剂量服用诱导肝损伤的风险也是不容忽视的。本文从临床药理学、有效性和安全性的角度进行种族差异分析，对中、美、日APAP最大日剂量差异的原因进行探讨，探究适合中国人的APAP最大日剂量。

1 对乙酰氨基酚在镇痛治疗中的定位和重大价值

APAP适用于各种轻至中度疼痛，是运用最广泛的解热镇痛药物之一。按照世界卫生组织（WHO）癌痛治疗药品的三阶梯分类法，APAP属于第一阶梯止痛药，其药物特点是镇痛作用较弱，没有成瘾性和耐受性。美国老年医学会、美国风湿病学会、美国骨科医师学会、欧洲抗风湿病联盟、中华医学会等国内外多个组织都将APAP列为慢性疼痛治疗的一线用药。

APAP是唯一可以口服、直肠或静脉注射等多种方式给药的非阿片类镇痛药。APAP静脉给药方便、起效快，尤其适用于术后有恶心呕吐、吞咽困难、意识减退等症状的患者。2002和2010年，APAP注射液分别在美国和欧洲上市。2011年，APAP注射液通过桥接国外Ⅱ、Ⅲ期临床数据在日本快速上市。

研究显示静脉注射APAP能够有效缓解成人术后疼痛，与安慰剂相比可显著提高镇痛效果，改善疼痛评分,降低阿片类药物的使用剂量[3-4]。APAP也被广泛应用于儿童术后镇痛，APAP与非甾体抗炎药合用能够降低术后24h的疼痛程度，减少围术期阿片类药物的用量和降低术后恶心呕吐的发生率[5-6]。

2 种族间药物性肝损伤流行病学差异

药物性肝损伤（drug-induced liver injury，DILI）是指由药物本身或其代谢物所导致的肝损伤，是药物撤市和终止研发的重要原因之一。在西方国家，非甾体抗炎药、抗生素、抗惊厥药等是最常见的可导致肝损伤的药物。据统计，在美国由APAP导致的DILI的比例高达51%，英国每年因APAP导致的死亡人数达到500例[7]。在亚洲，中草药（25.08%）和抗结核药（21.43%）的滥用和误用往往是引起DILI的主要原因，而解热镇痛药引起的DILI的比例为7.10%，仅居第5位[8]。从临床实践的角度来看，欧美国家较亚洲国家存在更高的APAP肝毒性风险。

3 对乙酰氨基酚的药代动力学特征和肝损伤机制

APAP口服后在胃内几乎不停留，经十二指肠迅速吸收，口服生物利用度大于 90%[9]。给药剂量为 4g·d-1时呈现出线性药代动力学（PK）特征[10]。

APAP的血浆蛋白结合率为10%～25%，广泛分布在除脂肪以外的大多数身体组织中[11]，健康成人静脉注射 1000mg APAP 的平均分布容积为 69.2L[12]。

在治疗剂量下，约85%的APAP通过Ⅱ相代谢反应解毒，在葡萄糖醛酸转移酶（UGTs）和硫酸转移酶（SULTs）的催化下生成APAP葡萄糖醛酸结合物（APAP-Glu）和APAP硫酸结合物（APAP-Sul），其余经细胞色素450酶系CYP2E1代谢产生亲电子中间体N-乙酰基-对苯醌亚胺（NAPQI）[13-14]。随后，NAPQI与肝脏中的谷胱甘肽（glutathione，GSH）共价结合，代谢物随尿液排出。大剂量服用时，葡萄糖醛酸化和葡萄糖硫酸化途径饱和，大量NAPQI生成并逐渐耗竭GSH，同时多余的NAPQI会与含有半胱氨酸残基的肝细胞蛋白结合，生成APAP蛋白质加合物，最终导致线粒体功能障碍和氧化应激，引发肝损伤（见图1）[15-16]。

在治疗剂量下，90%的药物在24h内从尿液中排出，其中 60%～80% 为葡萄糖醛酸结合物，20%～30% 为葡萄糖硫酸结合物，少于5%药物以原形排出，口服和静脉给药的排泄分数相同[17-18]。

4 种族差异敏感性分析

国际人用药品注册技术协调会（ICH）出台的E5指南《接受国外临床资料应考虑的种族问题》提出了种族差异的概念，种族间PK、有效性和安全性的变异是生理差异、病理生理学差异、药物遗传学、环境因素或多种因素综合作用的结果[19]。评价药物对种族因素的敏感情况，重要的是认识药物的PK、药效学的性质并用这些性质解释临床疗效和安全性。种族敏感性是药物开发过程中必须考虑的一个因素，最终的目的是评价药物在不同种族间的获益/风险，为适应证和剂量选择提供依据。

4.1 临床药理研究

4.1.1 药代动力学研究关于APAP在不同人种中PK差异的讨论主要集中在药物暴露水平和代谢途径上。在相同的给药方式和剂量下，东亚人种的Cmax和AUC普遍高于高加索人种，药物暴露量的增加可能会提高东亚人种APAP中毒的风险（见表1）。值得注意的是，亚洲人种的体质量往往比高加索人种轻，群体PK模型研究显示，APAP在亚洲人种的高暴露量与体质量的差异有关，性别、年龄和种族不是影响药物暴露水平的协变量[9]。清除率与体质量有明显的相关性，体质量较轻的中国人的APAP清除率较美国人、巴基斯坦人和丹麦人的清除率低[20]。因此，日本独立行政法人医药品及医疗器械综合管理机构（PMDA）特别强调了对于50kg以下的患者，单次给药的上限不应超过15mg·kg-1，最大日剂量不超过 60mg·kg-1[21]。

图1 APAP的代谢途径和肝毒性机制Figure 1 APAP metabolic pathway and hepatotoxicity mechanism

表1 APAP不同给药方式下高加索人、日本人和中国人的药代动力学参数Table 1 Pharmacokinetic parameters of APAP in Caucasian, Japanese and Chinese under different routes of administration

葡萄糖醛酸化、硫酸化以及CYP酶氧化代谢是APAP的3个主要代谢途径。当超剂量服用APAP时，葡萄糖醛酸化代谢途径和硫酸化代谢途径饱和，过量的APAP在CYP2E1的代谢下生成毒性代谢产物NAPQI，引发一系列毒性反应。CYP2E1基因多态性具有种族差异，但这种遗传多态性是否与APAP肝损伤的易感性有关目前还不明确，尚缺少亚洲人群的相关临床研究。美国一项为期6年的前瞻性研究显示，275名因APAP服用过量导致急性肝功能衰竭的患者中有88%为白人，而仅有5%的患者为非洲裔美国人[23]。非洲裔美国人对APAP肝毒性的敏感性较低可能与CYP2E1*1D的基因型频率较高有关，因为该等位基因的表达与APAP氧化清除率的降低有显著的相关性[24]。在相同的剂量下，非洲人较高加索人生成更少的毒性代谢产物。中国的一项临床研究检测了70例健康受试者CYP2E1的基因型，其中C1等位基因占81.4%，C2等位基因占18.6%。与国外人群资料相比，C2等位基因比例与日本人群基本一致，但明显高于欧美人群，但没有证据显示这种基因多态性与APAP肝毒性的易感性有关[25]。

磺酰基转移酶SULT1A1是参与APAP硫酸化代谢的主要功能酶，但目前尚缺乏从基因多态性角度进行的APAP的PK研究。在非洲裔美国人和高加索人中的研究显示，SULT1A1*2基因突变与血浆APAP硫酸盐/APAP的比值之间存在较弱的相关性[24]。

高加索人种和东亚人种APAP葡萄糖醛酸化代谢能力的差异在不同研究中存在争议。加拿大的一项研究对125个高加索人和33个中国人的APAP尿排泄产物进行了比较，受试者服用了650mg APAP，结果显示中国人与高加索人相比存在较广泛和快速的葡萄糖醛酸化代谢[26]。但另一项研究却显示出相反的结果，中国受试者服用了剂量为 20mg·kg-1的 APAP 后，APAP 葡萄糖醛酸化水平低于高加索受试者[27]。Zurlinden等[28]通过建立生理药物代谢动力学（PBPK）模型来量化种族间APAP代谢的差异，并从基因多态性的角度进行了解释。东亚人种和高加索人种表达的UGT同工酶分别是UGT1A6和UGT1A9，在治疗剂量下，APAP-Glu主要是经UGT1A6催化生成的，而在高剂量时，UGT1A6同工酶出现饱和，UGT1A9开始更多地催化APAP的葡萄糖醛酸化，所以高剂量时高加索人种进行APAP葡萄糖醛酸化代谢的能力更强，从而导致高加索人种APAP肝脏暴露量较东亚人种低。

APAP在低体质量患者中的高暴露量确实是一个造成APAP肝毒性的高风险因素，东亚人种的平均体质量比高加索人种低，所以对于50kg以下的轻体质量患者需要调整给药剂量以规避用药风险。目前，对于不同种族间代谢比例的讨论存在很多争议，CYP2E1和SULT基因多态性与APAP肝毒性的相关性研究缺乏高级别证据，而存在UGT酶表达缺陷的大鼠和人确实因葡萄糖醛酸化代谢水平较低而对APAP导致的肝毒性更加敏感[29-30]，但对于能够表达多种UGT同工酶的健康人群来说，葡萄糖醛酸化水平与APAP肝毒性易感性之间的临床相关性还没有结论。

4.1.2 量-效关系研究在高加索人、日本人和儿童中的研究均显示，镇痛效应的峰值滞后于血药浓度的峰值，血药浓度-效应曲线为逆时针滞后曲线（见图2），平衡半衰期分别为 1.3、0.53和 0.88h[31-34]。PK/PD 模拟结果表明，日本受试者单次口服给药 600～1000mg 时的平均EC50（达到50%最大疼痛缓解率时的APAP浓度）为 2mg·L-1，疼痛缓解率的最大效应（Emax）为 4.6。APAP具有明确的量效关系，镇痛效果随着给药次数和日剂量的增加而明显提高，每8h给药500mg仅能缓解疼痛 10.2h，而在每 6h 给药 1000mg 的剂量下，可以显著提高镇痛效果，缓解疼痛达20h（见图3）。

图2 APAP浓度与疼痛缓解得分间的关系图[31]Figure 2 Relationship between APAP concentration and pain relief score

图3 APAP每日剂量与镇痛效应时间的关系图[31]Figure 3 Relationship between the daily dose of APAP and the duration of analgesia

4.1.3 量-毒关系研究有研究表明APAP的PK特征在中国和日本受试者中相似，肝损伤风险在这2个种族中的预测具有可比性[35]。Rumack-Matthews列线图总结了APAP浓度的血清浓度与药物摄入后时间的关系以预测肝毒性风险[36]。摄入APAP后4h的血清浓度为150mg·L-1，说明APAP中毒，造成成人肝损伤的 APAP最小剂量约为 7.5g。在每 4h 给药 650mg 和每 6h 给药1000mg的剂量下，日本健康成人受试者的Cmax分别为 32.47 和 49.23mg·L-1，远低于 Rumack-Matthews列线图划分的中毒浓度，同时肝功能检测没有出现2倍以上的异常变化。此外，与肝毒性机制相关的特异性生物标志物的检测也有助于肝毒性的评价。APAP过量时，APAP氧化代谢产物NAPQI在肝脏内积累，迅速耗竭GSH并与含有半胱氨酸的肝细胞蛋白结合，生成APAP蛋白质加合物（APAP-CYS），当APAP-CYS浓度＞1.1 μmol·L-1且谷丙转氨酶（ALT）＞ 1000IU·L-1时可以确诊为肝损伤[37]，24名健康高加索受试者连续10d每天服用4g APAP，ALT活性指标正常，血浆APAPCYS 的平均峰值浓度为 (0.4±0.2) μmol·L-1，显著低于 1.1μmol·L-1[38]。因此在推荐剂量范围内，即使是静脉内重复给药，每日4g的最大剂量造成肝损伤的风险也很小。

4.1.4 小结APAP的暴露水平受到体质量的影响，平均体质量较轻的东亚人APAP暴露量高于高加索人，因此对于50kg以下的轻体质量患者需要进行剂量调整，最大日剂量不超过 60mg·kg-1。量-效关系研究显示，APAP血药浓度-效应曲线呈逆时针滞后型，日本受试者单次口服给药 600～1000mg 时的平均 EC50为 2mg·L-1，远低于 Rumack-Matthews列线图划分的 150mg·L-1的中毒浓度，在每日4g的最大给药剂量下，量效关系明确，镇痛效果明显，APAP、APAP-CYS、ALT、谷草转氨酶（AST）等各项肝损伤指标均远低于中毒浓度，所以从临床药理学的角度判断，每日4g的APAP剂量在东亚人种中是安全的。

4.2 临床有效性研究

APAP注射液通过桥接欧美临床有效性和安全性数据在日本获批上市。几项随机、双盲、安慰剂对照的临床试验以接受了外科手术的高加索受试者为对象，评估单次或多次APAP静脉注射给药的镇痛效果，主要临床疗效终点——平均疼痛缓解度（PR）、平均疼痛缓解总和（TOTPAR）、平均疼痛强度差加权总和（SPID）与安慰剂组相比具有显著的统计学差异，镇痛效果良好[39-42]（见表2）。单次静脉注射1g APAP与静脉注射2g丙帕他莫的主要疗效终点疼痛缓解程度没有统计学差异，但在多次给药后，丙帕他莫组不良反应发生率高达50%，显著高于APAP组和安慰剂组[41]。244名接受腹腔镜手术的患者随机分为 APAP1000mg（每 6h给药1次）组，650mg（每4h给药1次）组和安慰剂组，两种给药方案组的平均SPID与安慰剂组相比均有显著的提高，1000mg 组、650mg 组疼痛 TOTPAR24 分别为51.1和51.8，开始使用救援止痛药的中位时间分别为10.4和16.4h[42]。这些证据表明，APAP单次给药1g 或者按照每 6h 给药 1g、每 4h 给药 650mg 的剂量多次给药能够有效地缓解疼痛，延长镇痛时间，减少术后阿片类药物的使用从而减少阿片类不良反应的发生。

表2 APAP用于术后镇痛的有效性研究总结Table 2 Summary of the efficacy studies of APAP for postoperative analgesia

4.3 临床安全性研究

2011年APAP在日本注册的日最大剂量变为每日4g后，2015年Kumagai等[43]发表了最大剂量下APAP的安全性研究新结果，在703例接受了高剂量（2.4～4.0g·d-1）APAP 超过4周的患者中，有 22例（3.1%）被诊断为肝功能指标异常，但不能确定与用药是否有因果关系，没有出现由APAP诱导的严重肝损伤的案例。另一项在中国香港的回顾性研究显示，104名APAP中毒的住院患者的肝损伤发生率为6%（中位剂量5g，6.7% 的受试者 APAP 摄入量大于 10g）[44]。Mohd Zain等[45]对马来西亚槟城总医院的165名APAP中毒患者的病例进行了分析，其中38%的患者摄入了大于10g的APAP。在所有过量（大于5g）服用APAP的患者中，15.2%的患者没有出现任何不适症状，75.2%的患者仅出现了胃肠道不良反应，7.3%的患者出现了凝血功能障碍、肝肾功能损伤等严重中毒症状。Marzilawati等[46]收集并分析了马来西亚医学中心和吉隆坡总医院自2005年1月到2009年12月期间1024个超剂量使用APAP的亚洲患者数据，其中有52%的患者摄入了超过10g的APAP。研究显示不同年龄组或性别组之间的APAP肝毒性风险没有显著差异。肝毒性与种族有显著关联（印度、马来西亚、中国人的肝损伤发生率分别为3.8%、8.6%、12.1%）。来自亚洲地区的APAP肝损伤研究数据汇总在表3中，和已有的西方研究进行对比，在相似的剂量下，西方患者中由APAP引起的肝毒性发生率为14%～31%[47-51]。因此，大量的证据表明，超剂量服用时，APAP的肝损伤发生率在种族间确实存在差异，高加索人种似乎更容易发生肝损伤甚至肝衰竭，这可能与无意识重复用药、滥用止疼药的不良用药习惯有关。

表3 APAP过量服用导致患者肝损伤的研究总结Table 3 Summary of the studies of liver injury in patients caused by APAP overdose

5 总结与讨论

由于东亚人的平均体质量较高加索人轻，相同剂量下APAP的暴露量高于高加索人，出于保守用药的习惯和考虑，我国临床上使用APAP的最大日剂量不超过2g。然而，我们发现APAP的治疗窗较宽，量效关系明显，随着剂量的升高，东亚人种短期内摄入最大4g的日剂量是安全的。在每 6h 给药 1000mg 或每 4h 给药650mg的剂量下，APAP能够有效缓解疼痛，显著改善疼痛指标，临床获益大于风险。因此，初步判断每天摄入4g的APAP是适合中国人的安全剂量。当然，上述结论只是基于文献综述得出，要探索适合中国人的APAP剂量，最重要的还是要在国内的临床实践条件下，开展临床试验以进行确证。