【word】 抗厌氧菌药物PK／PD研究方法概述

【word】 抗厌氧菌药物PK／PD研究方法概述 抗厌氧菌药物PK,PD研究方法概述 90中国抗生素杂志2012年2月第37卷第2期 文章编号:1001—8689(2012)02—0090—04 抗厌氧菌药物PK/PD研究方法概述 曹钰然梁旺施耀国张菁 (复旦大学附属华山医院抗生素研究所,卫生部抗生素临床药理重点,上海200040) 摘要:随着抗菌药物药动学(PKlL)和药效学(PD)的不断发展,PK/PD研究在抗菌药的药效学评价,给药的制定和优化以 及细菌耐药性等方面的作用日趋重要,必不可少.目前国内外发表了大量抗菌药物PK/PD的研究文献,但由于厌氧菌培养条件 的苛刻性,限制了抗厌氧菌药物的PK/PD研究.本文综述近年来发表的为数不多的有关抗J犬氧菌药物的PK/PD研究文献,介 该类药物PK/PD体外研究,动物和人体内研究方法,为国内今后开展此方面的研究提供参考. 关键词:厌氧菌;药动学/药效学;模型 中图分类号:R969文献标识码:A OverviewthePK/PDresearchmethodsofanti-anaerobicdrugs CaoYu—ran,LiangWang,ShiYao-guoandZhangJing (InstituteofAntibioticsHua—shanHospital,FudanUniversity&KeyL aboratoryof ClinicalPharmacologyofAntibiotics,MinistryofHealth,Shanghai200040) AbstractWiththerapidlydevelopmentofpharmacokineticsandpharmacodynamicsofantimicrobial pharmacodynamic(PK/PD)isplayin agents,thefieldofpharmacokinetic— ganimportantroleinantimicrobialeffect evaluation,dosageregimendefinitionanddrugtoleranceofantibiotics.Sofar,alargenumberofPK/PDresearch literaturesabouttheantimicrobialdrugshavebeenpublishedathomeandabroad.butthestrictcultureconditionsof anaerobeslimittheanti—anaerobicdrugPK/PDstudy.0nthebasisofthefeW PK/PDliteraturesaboutanti—anaerobic drugs,thePapersummarizedthePI</PDresearchmethodsofanti—anaero bes,introducedtheinvitrostudies,animal modelsandhumansresearchmethods,referencedforthedomesticfutureresearchonthisaspect. KevwordsAnaerobes;Pharmacokinetics/pharmacodynamics;Modeling 药动学(PK)主要研究机体对药物作用的动态变 化,如药物在体内的吸收,分布,代谢与排泄连续 变化的过程,这个体内过程可用血药浓度一时问曲线 定量地表现出来;药效学(PD)主要研究药物对机体 的作用,反映药物的生物学效应及临床疗效,如药 物剂量对临床疗效的影响等.j~PK*IJPD两者结合起 来可用于探讨浓度.时问.效应三者之问的关系,能够 更全面和准确的预测和描述一定的给药方案下药物 的效应随时闾变化的规律. Eagle最早提出了抗菌药PK/PD这一概念,但是 这一概念在当时并没有引起足够重视,直到19世纪 70年代后期,Craig等在啮齿类动物实验的基础上扩 大了PK/PD这一概念_lJ.目前关于抗菌药的PK/PD研 究有很多Iz一】,方法主要有体外MIC测定法和杀菌曲 线法,动物感染模型和人体研究法,通过这些研究 方法获得该抗菌药的PI(/PD(C…,/MIC,AUC24/ MIC或%T>MIC),进而评价该药的抗菌效果,或获 得该抗菌药物对目标病原菌体内达到最大杀菌效果 收稿日期:2011-04—06 基金项目:国家科技部”国家科技重大新药创制”专项资助(No.2008ZX09312—010) 作者简介:曹钰然,女,生于1988年,在读硕士研究生,主要从事抗菌药物临床药理研究.E-mail:yuranl188@sina.corn 通讯作者,E—mail:zhangj61@fudan.edu.cn 抗厌氧菌药物PK/PD研究方法概述曹钰然等 的PK/PD靶值,据此制定或调整该药给药方案. 厌氧菌是指一类只能在低氧分压的条件下生 长,而不能在空气和(或)10%二氧化碳浓度下的同体 培养基表面生长的细菌.厌氧菌广泛存在于人体皮 肤和腔道的深部粘膜表面,它们属于条件致病菌, 大多数对人体无害,但在组织缺血,坏死或者需氧 菌感染等情况下会诱发感染,如腹腔内感染_8_】,牙 周炎flo],皮肤感染…]及血流感染f】2】等.这种混合感 染有很高的发病率和致死率,需要有效的抗需氧菌 和厌氧菌的药物进行治疗.常见的引起这些感染的 厌氧微生物有脆弱拟杆菌,产气荚膜梭菌,消化链 球菌和革兰阳性厌氧球菌等.由于厌氧菌自身生长 条件方面的限制,使得厌氧菌PK/PD研究的操作较 为严格,与需氧菌研究有部分差别.本文就抗厌氧 菌药物PK/PD的研究方法做了综述,主要指出了与 需氧菌PK/PD研究上的差异性,为国内今后开展此 方面的研究提供参考. 1体外研究方法 1.1MIC测定 MIC是指能抑制细菌生长的最低抗菌药物浓 度,是体外衡量抗菌药抗菌效果最常用的指数. MIC测定方法常用NCLS推荐的肉汤稀释法,琼脂稀 释法和E试验法,对于厌氧菌而言,与需氧菌的最主 要区别是培养基的选择和培养条件.文献显示,厌 氧菌M1C测定中较常用的培养基为含5%无菌去纤维 蛋白羊血的布鲁氏杆菌厌氧肉汤或含5%马血,维生 素K和血晶素的布鲁氏杆菌琼脂;整个操作均需在 厌氧环境下进行,培养条件为85%N,5%H和10% CO的厌氧手套箱或厌氧培养室Il0,”.另外,厌氧 菌的培养时间常为48h,而像大肠埃希菌等需氧菌一 般只需在5%的需氧条件下培养24h. 由于体外研究中MIC的测定是在培养肉汤中进 行的,而体内细菌是在血液,细胞间液,尿,渗出 液,脓液等环境下生长的,因此,得到的MIC值可 能与体内真实值有差别. 1.2体外杀菌曲线 相对MIC,杀菌曲线而言能更好的描述抗菌效 果随时间的变化过程,通过不同药物浓度下细菌 logCFU随时问的变化,直观地反映药物的抗菌效 果,描述药物抗菌作用随浓度或时问变化的特征. Spangler等【20]建立了一种可在厌氧室外进行震荡 操作的体外杀菌曲线法,来研究曲伐沙星与其他抗 菌药的抗厌氧菌效果.该方法主要是用一种带有橡 胶隔片的螺旋盖试管来进行研究,其中橡胶隔片是 主要部件,起到隔离空气的作用,可以使厌氧菌在 震荡培养过程中满足厌氧条件的要求.White等I21]在 研究亚胺培南和美罗培南对脆弱拟杆菌的杀菌曲线 时,是在厌氧室中进行震荡操作的.还有用到一种 反应导管【22]来研究了利奈唑胺的杀菌曲线,该装置 比较简单,操作方便.此外,也有用管行瓶[23.]来进 行杀菌曲线的研究. 虽然研究的具体装置不同,但厌氧菌的杀菌曲 线的研究和MIC测定一样,操作均需在厌氧条件下 进行,细菌计数时选用布氏琼脂培养基. 1.3体@PK/PD模型 MIC和体外杀菌曲线均是在静态情况下观察固 定浓度的抗菌药物对细菌的作用,而体外PK/PD模 型则可以在体外装置模拟抗菌药物体内药代动力学 过程的基础上动态观察药物对细菌的作用. 目前最常用的抗菌药物体外PK/PD模型由1个 培养基储存容器,1个废液收集容器和1个中央室组 成,血管外给药模型要增加一吸收室来模拟抗菌药 物的吸收过程.各个容器通过乳胶管相连接,由蠕 动泵将储存器中的新鲜培养基泵入中央室,同时中 央室中有相同体积的含药肉汤流出进入废液收集 器,这样可保持中央室中内容物的体积恒定,模拟 药物在体内的消除过程.对于厌氧菌而zs.】,实验 开始前要将厌氧菌用厌氧肉汤过夜培养,整个操作 过程要在厌氧室中进行,保持厌氧室中85%N,5% H和10%CO的厌氧环境.吸收室和中央室温度维持 在37?,室内肉汤用磁力搅拌器搅拌,中央室通过 不断喷洒氮气来维持厌氧环境,一般厌氧肉汤中都 含有二硫苏糖醇和盐酸半胱氨酸,以维持厌氧菌的 生长. 利用抗菌药体外PK/PD模型可以得出药物的PK/ PD参数,确定抗菌药物的杀菌作用模式,通过改变 剂量和给药间隔等结合菌落计数的结果找到药物的 PK/PD靶值.虽然抗菌药物PK/PD模型忽略了机体对 细菌和药物的作用,但是它在抗菌药PK/PD研究方 面仍然不失为一种有效的体外研究方法. 2体内研究方法 抗厌氧菌药物的动物感染研究法与其他细菌有 细微的差别,主要在于厌氧菌感染部位的组织处理 需在厌氧条件下进行,且组织匀浆液要选用厌氧布 鲁氏杆菌培养基培养;而其在人体内的研究方法与 其他细菌则基本无区别. 2.1动物感染模型 相比体外研究,药物在动物体内的杀菌过程 与人体内更加相似,是很好的临床前PK/PD研究方 法.动物模型可用于确定血清或血浆和组织浓度的 92中国抗生素杂志2012年2月第37卷第2期 关系,体内杀菌的时间过程,与剂量相关的PK/PD 参数以及这些PK/PD参数靶值【28】. Thadepalli等[29】用脆弱拟杆菌引起的腹内感染 模型来研究莫西沙星的抗菌效果:小鼠腹内注射脓 肿混合物(脆弱拟杆菌,50%的无菌鼠排泄物和10% 的硫酸钡混悬剂),在小鼠腹内形成脓肿,引起感 染,实验组感染后皮下注射不同浓度的莫西沙星治 疗.停药后2天处死小鼠并解剖,腹内脓肿在无菌 条件下取出并用无菌生理盐水匀浆,匀浆液稀释后 用厌氧布鲁氏杆菌血琼脂培养基厌氧条件下培养, 计算CFU,绘出杀菌曲线,评价药物的抗菌效果. Cisneros等[30】主要是在小鼠腹内感染后,取出盲肠内 容物来研究莫西沙星的抗厌氧菌效果. Christiane等[31】用上述操作方法研究了莫西沙星 对需氧菌/厌氧菌混合感染的抗菌效果:小鼠尾静脉 注射一定CFU的大肠杆菌和脆弱拟杆菌,接种菌种 后,小鼠出现严重的全身感染,在肝和.肾组织中脓 肿形成较为明显.该实验将小鼠处死后,无菌条件 下解剖取出肝肾内容物,对肝肾内容物稀释后厌氧 培养.有时需要注射环磷酰胺等引起动物中性粒细 胞减少,造成免疫缺陷后再接种菌种【,. 有人总结厌氧菌感染最理想的动物模型常含有 这三个属性:?无特殊要求时,一般首选脆弱拟杆 菌作为感染菌株,因为它是厌氧菌里面最常见和最 耐药的菌株;?应该有一个衡量杀菌活性的直接指 标;?感染后最好能形成脓肿,因为脓肿中的大量 感染有机体更有利于评价药物的体内活性. 2.2健康志愿者及感染患者的体内研究方法 由于抗菌药在动物的代谢速度要显着快于在人 体内的代谢,且由于动物之间以及动物与人之间的 种属差异,在进行剂量种属换算时存在较多问题, 因此需要进行人体内的PK/PD研究即临床研究来准 确评价抗菌药的抗菌效果. 人体内PK/PD主要是在健康志愿者或适应症患 者中筛选出符合的对象进行研究,一般采用多 中心随机双盲对照实验设计.Sprandel,】分别在健 康志愿者和重病患者中进行了甲硝唑及其羟基代谢物 的群体药物动力学研究,旨在建立一种群体PK/PD模 型,并获得药效靶点.采用一种代谢产物和零级速 度滴注的开放型四室模型模拟,得到药动学参数, 再结合药物的蛋白结合率,以体外PK/PD靶值为目 标,用蒙特卡罗模拟法比较给药方案的达靶效率. 3总结 体外MIC和杀菌曲线法以及动物和人体的体内 研究法是抗厌氧菌药物PK/PD研究的主要方法,每 种方法都有各自的优点和不足之处,三者结合起来 可以很好的评价抗厌氧菌药物的抗菌效果,制定或 优化抗厌氧菌药物的给药方案,包括合适的给药剂 量,问期和方法,以达到最大的体内杀菌效果,减 少耐药菌的产生. 参考文献 [1]AmbrosePG,BhavnaniSM,RubinoCM,eta1. Pharmacokinetics—pharmacodynamicsofantimicrobial therapy:It’Snotjustformiceanymore[J].ClinInfectDis, 2007,44(1):79—86. 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