舒芬太尼与右美托咪啶联合用药在大鼠中的药动学及其镇静作用

许 畅，俞晨晨，李 桦，宋远见，车津晶

（1.徐州医科大学遗传学教研室，江苏 徐州 221004；2.抗毒药物与毒理学国家重点实验室，北京 100850；3.军事科学院军事医学研究院毒物药物研究所，北京 100850）

舒芬太尼（sufentanil，SFTN）是特异性μ 阿片受体激动剂，广泛用于麻醉的诱导、维持和术后镇痛［1］，但剂量过大时可引起呼吸抑制等副作用。右美托咪啶（dexmedetomidine，DEM）为新型高选择性α2肾上腺素能受体激动剂，主要作用于中枢神经系统、周围神经系统及其他器官组织，产生镇静、镇痛、抗焦虑、利尿和抑制交感神经活动的效应［2］，且可减轻患者的术中疼痛，减少患者因应激反应造成的损伤以及生理和心理伤害［3］。SFTN 与DEM 联合应用已广泛应用于临床术后镇痛，如脊柱矫正术［4］、喉切除术［5］、腹腔镜手术［6］、神经外科手术［7］、小儿牙科镇静［8］、剖腹产［9］和子宫切除术等［10］。但是目前两药联合应用时的血浆动力学、镇静效应和呼吸抑制毒性等尚不清楚。为此，本研究评价大鼠两药单用和联合应用的药动学、镇静效应和呼吸毒性，分析两药的药-药相互作用。

1 材料与方法

1.1 实验动物、药品、试剂和仪器

雄性SD大鼠，SPF级，体质量180～220 g，北京维通利华实验动物技术有限公司提供，动物许可证号：SCXK（京）2016-0006；动物在室温环境饲养，每笼5 只，每12 h 日夜交替，日光灯照明，自由饮食。SFTN，本研究所药物合成室，纯度≥99%［11］；DEM，济南德信佳生物科技有限公司（批号201122），纯度≥98%；盐酸普萘洛尔购于美国Sigma（批号BCBB9359V），纯度≥98%；甲醇和乙腈（色谱纯），美国Fisher 公司；甲酸，赛默飞世尔科技（中国）有限公司。三重四级杆串联质谱（岛津公司，8060型），配备CAPCELL PAK mgⅡC18 色谱柱（日本资生堂公司，2.0 mm×50 mm，3 μm）。

1.2 LC-MS/MS定量检测方法的建立

色谱条件：CAPCELL PAK mgⅡC18 色谱柱（2.0 mm×50 mm，3 μm），流动相A 为含0.1%甲酸的纯水，流动相B为含0.1%甲酸的乙腈。梯度洗脱程序：10→10% B（0～0.5 min），10→70% B（0.5～1.5 min），70→70% B（1.5～2.2 min），70→10% B（2.2～2.3 min）；柱温30℃；进样体积1 μL；流速0.4 mL·min-1；运行时间4.3 min。质谱条件：采用电喷雾离子源（ESI）正离子模式、多反应监测（MRM）方式进行质谱检测。质谱参数：毛细管温度350℃，毛细管电压4000 V，干燥气流速10.1 L·min-1，雾化电压35 psi。SFTN 检测离子对m/z 387.10～238.10，碰撞电压21 V；DEM 检测离子对m/z 201.10～95.15，碰撞电压21 V。

SFTN和DEM在定量范围（0.1～100 μg·L-1）内线性良好（线性相关系数R2＞0.99），定量下限为0.1 μg·L-1，在0.2，10 和80 μg·L-13 个浓度下的批内和批间相对标准差均＜8%，准确度均在±20%内，且提取回收率均＞90%，方法学验证结果表明该方法满足实验需求。

1.3 大鼠SFTN和DEM血浆药动学测定

雄性SD大鼠15只，随机分为3组（每组5只），即SFTN 组（20.0 μg·kg-1），DEM 组（25.2 μg·kg-1）和SFTN+DEM 组（SFTN 20.0 μg·kg-1，DEM 25.2 μg·kg-1），给药剂量根据前期药效学和毒理学研究结果确定［11］。大鼠尾静脉给药后2，5，15，30 min 和1，2，4，6 和8 h 取血，肝素抗凝，离心（5 000×g，4℃）分离血浆，-20℃冻存待测。取50 μL 血浆，加入150 μL 内标工作液（propranolol 100 μg·L-1）沉淀蛋白，涡旋振荡2 min 后高速离心（13 500×g，4℃）10 min，取上清5 μL，按1.2 进样LC-MS/MS 检测，每个分析批用随行标准曲线进行定量，并加入质控样品，对分析结果进行质控。

1.4 SFTN和DEM大鼠脑组织分布

雄性SD 大鼠75 只，随机分为SFTN 组、DEM组和SFTN+DEM 组，剂量同1.3，分别于5，15，30，60和120 min取血和脑组织样品（n=5）。脑组织样品用预冷的生理盐水冲洗，称重后置于-20℃冰箱保存待测。血浆样品处理方法同1.3。生理盐水冲洗脑组织样品，滤纸吸去多余水分后称量，并加入2倍生理盐水制成组织匀浆，处理方法同1.3。

1.5 大鼠翻正反射实验

雄性SD大鼠15只，按1.3随机分为3组并静注给药，给药后立即记录翻正反射消失（loss of righting reflex，LORR）的诱导和持续时间［12］，观察药物的中枢镇静作用。

1.6 大鼠呼吸参数测定

雄性SD 大鼠15 只，随机分为SFTN 组、DEM组和SFTN+DEM 组，剂量同1.3，每组5 只。采用清醒大鼠肺功能检测仪，按前期确定的实验方案测定大鼠呼吸功能参数［12］，即分钟通气量（minute ventilation，MV）、每分钟呼吸频率（breathing rate per minute，BPM）、吸气时长（inspiration time，IT）和呼气时长（expiration time，ET）。检测条件：气泵流量1.5 L·min-1，增益放大1倍，传感器放大200倍，采样率500 Hz。实验时，先将清醒大鼠放入检测仪至少30 min以适应环境并稳定状态，待其各项呼吸参数基线值稳定且有效波形≥90%时，记录呼吸参数基线值。随后，取出大鼠给药，立即放回检测仪，再持续测定60 min。

测定大鼠适应后0～5，5～15和15～30 min 时间段的呼吸参数，取均值为大鼠呼吸基线值。按组别分 别 给 药 后 测 定0～5，5～15，15～30，30～45 和45～60 min 时间段的呼吸参数，计算各呼吸参数的变化率。变化率（%）=（给药后测定值-基线值）/基线值×100%。

1.7 统计学分析

采用WinNonLin 7.0（Pharsight Inc.，USA）软件的非房室模型分析，得药动学参数。实验结果数据以±s表示，通过SAS 软件进行独立t检验，P＜0.05认为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 SFTN和DEM大鼠血浆药动学

大鼠分别尾静脉给药后，定时采集血样，得SFTN 药-时曲线（图1）和药动学参数（表1）以及DEM 药-时曲线（图2）和药动学参数（表2）。DEM组和SFTN+DEM 组药动学参数无显著差异。SFTN+DEM 组SFTN 血药峰浓度Cmax为（15.9±9.4）μg·L-1，低于SFTN 组（22.2±2.6）μg·L-1，但统计学检验无显著性差异；SFTN+DEM 组SFTN 的AUC（0-8h）值为（5.5±1.5）μg·h·L-1，显著低于SFTN组（8.5±1.6）μg·h·L-1（P＜0.05），t1/2为（1.22±0.13）h，显著快于SFTN 组（2.13±0.69）h（P＜0.05）。提示两药联合应用对SFTN 的药动学有一定影响，主要表现为SFTN血浆暴露降低，末端消除加快。

Fig.1 Plasma concentration-time profiles of sufentanil（SFTN）in male rats after being iv given SFTN 20.0 μg·kg-1 or co-administered with dexmedetomidine（DEM）25.2 μg·kg-1.±s，n=5.

Tab.1 Pharmacokinetic parameters of SFTN in male rats

2.2 SFTN和DEM大鼠脑分布

Fig.2 Plasma concentration-time profiles of DEM in male rats after being iv given DEM 25.2 μg·kg-1 or coadministered with SFTN 20.0 μg·kg-1.±s，n=5.

Tab.2 Pharmacokinetic parameters of DEM

大鼠尾静脉给药后，不同时间点测定血和脑药物浓度，得到SFTN和DEM的血浆和脑组织浓度及脑/血浓度比值（表3 和表4）。SFTN 在SFTN 和DEM+SFTN 组基于Cmax与AUC 的脑/血浓度比值均＜1，DEM 在DEM 和SFTN+DEM 组基于Cmax与AUC 的脑/血浓度比值均＞1；SFTN+DEM组SFTN的脑/血浓浆Cmax比值为0.49，是SFTN单药组（0.45）的1.3倍；SFTN+DEM 组DEM 的脑/血浆Cmax比值为16.9，是DEM 组（1.42）的12倍。表明DEM 比SFTN 更易于分布进入脑组织，与SFTN 联合应用可显著提高DEM的脑组织暴露水平。

2.3 SFTN和DEM合用对大鼠的镇静作用

SFTN，DEM 和SFTN+DEM 组大鼠LORR 诱导时间分别为0.39±0.04，0.93±0.15 和（0.33±0.02）min（n=5），SFTN+DEM 组与DEM 组相比显著缩短（P＜0.01）。由图3 可见，SFTN+DEM 组的LORR 持续时间与SFTN 组和DEM 组相比均显著延长（P＜0.01）。SFTN 组出现典型的木僵状态，全身僵硬，尾巴呈“旗杆样”竖立，但在DEM和SFTN+DEM 组均未出现此症状，表明DEM 有助于缓解SFTN 造成的木僵状态。根据CompuSyn1.0 软件进行药物联合作用分析，两药联合指数（combination index，CI）为0.522（CI＜1 为协同效应）。结果表明，两药联合应用具有显著协同镇静作用。

Tab.3 Unbound brain-to-plasma ratio of SFTN in male rats

Tab.4 Unbound brain-to-plasma ratio of DEM in male rats

Fig.3 Duration of loss of righting reflex（LORR）in male rats after being single iv given SFTN 20.0 μg·kg-1 or DEM 25.2 μg·kg-1 or both SFTN and DEM.±s，n=5.＊＊P＜0.01，compared with SFTN group；##P＜0.01，compared with DEM group.

2.4 SFTN和DEM联合应用对大鼠的呼吸抑制毒性

由图4 所示，SFTN 对大鼠呼吸功能抑制最为显著，给药后5 min MV 和BPM 快速下降，同时IT和ET 快速增高（P＜0.05），呈现快速的呼吸抑制作用，15 min 后各个呼吸参数开始逐渐恢复，呈现快速启动、较快恢复的模式，与芬太尼（fentanyl）相似［12］。DEM对呼吸的抑制作用弱于SFTN，0～5 min期间未见呼吸功能的显著改变，15 min 时MV 快速下降，60 min 时MV 为（-60.3±9.8）%。SFTN 与DEM 联合应用时对大鼠呼吸功能抑制程度与SFTN 组相比未进一步加重，但抑制作用的时间相对于SFTN组有一定的延长（P＜0.05，P＜0.01）。提示SFTN 与DEM 联合应用时SFTN 在呼吸抑制快速启动和抑制程度上起主导作用，而呼吸功能的恢复减慢，则可能与DEM相关。

Fig.4 Respiratory functions of male rats injected with SFTN，DEM or both SFTN and DEM.See Fig.3 for the rat treatment.A：minute ventilation（MV）；B：breathing rate per minute（BPM）；C：inspiratory time（IT）；D：expiratory time（ET）.Change rate（%）=（measured value after drug administration-baseline value）/baseline value×100%.±s，n=5.＊P＜0.05，＊＊P＜0.01，compared with SFTN group；#P＜0.05，##P＜0.01，compared with DEM group.

3 讨论

SFTN 起效快，镇痛效果强，持续时间长，是较为理想的术后患者自控静脉镇痛药物，但剂量较大时可引起呼吸抑制及恶心呕吐［13］。DEM 通过蓝斑核中的去甲肾上腺素能神经超极化而产生镇静、镇痛、抗焦虑及交感神经抑制作用且易被唤醒［14］。SFTN 是特异性μ 阿片受体激动剂，其镇痛机制包括抑制位于传入神经末梢的阿片受体所介导的神经递质释放、拮抗外源性神经递质对中间神经元突触后抑制及对脊丘束上传神经元抑制等［15］。DEM为α2 肾上腺素能受体激动剂，也是细胞色素P450酶的强抑制剂，可抑制芬太尼类药物的肝微粒体代谢［16］。另外研究发现，μ阿片受体和α2肾上腺素能活性存在密切关系［17］，这些可能是两药存在密切相互作用的原因。

本研究结果显示，SFTN 和DEM 联合应用对SFTN 的血浆AUC 和末端消除半衰期有一定的影响，但对DEM 的血浆浓度和药动学参数无显著影响。SFTN与DEM联合应用时DEM的脑组织暴露水平显著提高，提示合用SFTN 有助于提高DEM的脑组织暴露。大鼠翻正反射实验结果支持药动学的发现，两药联合应用时LORR诱导时间显著缩短，持续时间明显延长，表明两药联合应用既能快速发挥镇静作用，又可延长维持时间。两药的作用靶点不同，联合应用时可产生协同的镇静作用，有利于术后患者镇静和镇痛。

在呼吸毒性方面，SFTN 的呼吸抑制作用起效快，恢复快。而DEM 引起的大鼠呼吸抑制作用起效较慢，持续时间长。SFTN与DEM联合应用时的呼吸抑制作用启动较快，但抑制程度与SFTN 单用相比并未加重，由于DEM 对大鼠呼吸功能抑制持续时间较长，联合应用时使得呼吸功能抑制持续时间较长，恢复较慢。因此，临床应用时，需要关注SFTN和DEM联合应用对药效和呼吸毒性的影响，必要时调整剂量，以保证用药的有效和安全。