随着抗菌药物的广泛使用,多重耐药革兰阳性菌感染已成为临床棘手问题[1]。
糖肽类抗生素曾被认为是治疗革兰阳性菌的最后一道防线,然而由于其严重的耳肾毒性和较差的组织穿透率,再加上近年来其对部分球菌的敏感性有所降低,使糖肽类的使用受到限制。
口恶唑烷酮类新药利奈唑胺(linezolid)安全性高,不良反应较糖肽类轻微,主要作用于翻译的起始阶段,与细菌核糖体50S亚单位结合,阻止70S复合物的形成,从而抑制细菌蛋白的合成。
由于作用机理不同,利奈唑胺不易与其他抗菌药物发生交叉耐药性。
体内外研究证实该药对葡萄球菌属、链球菌属、肠球菌属等革兰阳性菌,包括多重耐药菌如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)、多重耐药肺炎链球菌(DRSP)和耐万古霉素肠球菌(VRE)具有很强的抗菌活性,与糖肽类作用相仿或更优[2]。
近年还发现利奈唑胺对多耐药的结核分枝杆菌也有良好的抗菌活性[3]。
本文主要对利奈唑胺的群体药代/药效动力学(population pharmacokinetics/pharmacodynamics, PPK/ PPD)研究方法及结论进行综述。
1 PPK/PPD基本概念和原理1.1 PPK/PPD传统药动学(pharmacokinetics, PK)和药效学(pharmacodynamics, PD)的研究对象常为相对均一的健康受试者。
然而,临床患者在年龄、体重、肝肾功能、基础疾病及合并用药等方面均存在很大差别,其PK、PD值均可能有较大变异,给药方案常需个体化,不能仅根据传统PK参数制定。
PPK/PPD是将经典PK、PD或PK/PD链式模型和统计学模型相结合,分析PK/PD特性中存在的变异性,研究药物体内过程的群体规律、PK/PD参数的统计分布及其影响因素。
PPK/PPD只需零散的血药浓度数据,易于被患者接受,是新药研究和治疗药物监测(TDM)的有力工具。
美国食品药品监督管理局(FDA)在药物开发指南中明确提出,2000年以后的新药申请必须报告PPK 参数。
PPK/PPD研究的目的是建立数学模型以预测不同个体的PK/PD参数,从而实现个体化给药,研究的关键是实验设计,包括数据收集(准确性和完整性)和样本采集(病例数和采样点)等。
研究总病例数一般不应少于100例,达50例时可进行初步分析,考查的固定效应参数越多,所需病例数越大,个体取样点多则病例数可相应减少。
1.2 群体典型值指描述药物在典型病人身上的处置情况,具有代表性,能表征群体或某一亚群特性的药物代谢动力学参数,常以参数的平均值(也叫群体值)表示。
1.3 固定效应又称确定性变异,指年龄、体重、身高、体表面利奈唑胺群体药代/药效动力学研究进展张 雷,刘又宁 (解放军总医院呼吸内科,北京 100853)[摘要] 利奈唑胺属于新型口恶唑烷酮类药物,对于耐药革兰阳性球菌引起的社区、院内感染均有良好的临床疗效和安全性。
本文综述了非线性混合效应模型法在群体药代/药效动力学研究中的作用及其在利奈唑胺研究的应用进展。
[关键词] 利奈唑胺;革兰阳性球菌;群体药代动力学[中图分类号]R978.1[文献标识码]A[文章编号]1672–8157(2011)05–0315–04 Advance of population pharmacokinetics/pharmacodynamics on linezolid researchZHANG Lei, LIU You-ning ( Department of Respiratory Diseases, PLA General Hospital, Beijing 100853, China )[ABSTRACT] Linezolid, a new drug of oxazolidinone, has satisfying clinical efficacy and safety on community-acquired or hospital-acquired infection resulting from gram-positive cocci. We reviewed the priority of nonlinear mixed-effects modeling for analysis of population pharmacokinetics/ pharmacodynamics, and the present advances of population pharmacokinetics/ pharmacodynamics on linezolid research.[KEY WORDS] Linezolid; Gram-positive cocci; Population pharmacokinetics[作者简介] 张雷,男,主治医师,研究方向:肺部感染及抗生素耐药。
E-mail:sunray168@积、性别、种族、疾病情况,肝、肾等主要脏器功能以及用药史、合并用药、抽烟、饮酒、饮食习惯、环境、遗传因素(如药物代谢酶基因型、药效受体基因型)等对药物处置的影响,这些因素都是相对固定和明确的,常用θ表示。
1.4 随机效应又称随机性变异,包括个体间变异和个体内变异。
个体间变异是指除确定性变异以外,不同病人之间的随机误差,用η表示,方差为ω2。
个体内变异是指因不同实验研究人员、不同实验方法和病人自身随时间的变异,以及模型设定误差等形成的变异,即残差误差,常用ε表示,方差为σ2。
1.5 PPK/PPD研究方法用于PPK/PPD数据分析的方法可分为参数法(PM)、非参数法(NPM)和半参数法(SPM),PM法包括单纯集聚法(NPD)、迭代二步法(ITS,也称精确最大期望值法(EM))、吉布斯取样法(GS)、非线性混合效应模型法(nonlinear mixed-effects modeling, NLME,或NONMEM)等。
1977年,Sheiner等提出的NLME 采用扩展的最小二乘法(ELS)原理,是目前被公认和广泛应用的PPK/PPD参数分析方法。
根据这些分析方法开发的软件包括P D x-M C P E M,S-A D A P T,M O N O L I X,N O N M E M和W i n B U G S等。
2009年,美国Pharsignt公司开发的Phoenix NLME软件采用先进的Phoenix软件平台,与以往的NONMEM软件相比,Phoenix NLME毋须Fortran语言编程,拥有更友好的用户界面,操作简单,与Excel等兼容性好。
1.5.1 建立PPK模型 NLME建立PPK模型主要有三步:1)建立基本结构模型:常用的PK基本模型包括线性房室模型、米曼氏非线性模型及生理模型等,主要根据目标函数值大小来选择;2)建立统计学模型:采用加法、乘法、指数、常系数模型等表示随机效应,即个体间变异和残差变异;3)建立固定效应模型:可选择加法、乘法、指数、饱和或指示变量模型等,采用逐步回归法,逐个有序加入协变量以建立全量模型,然后逐步减去多余协变量,得到最终的回归模型。
1.5.2 PPK/PPD结合模型 药物的药效学特性是设计个体化给药方案时必须考虑的因素,PPK/PPD结合模型可从群体的角度研究血药浓度和药物效应的定量规律,估算特定病人群体的PK、PD参数,从而更精确地估算病人所需的剂量。
PPK/PPD结合模型为PPK、PPD模型和效应室血药浓度表达式三式联立,其建立过程与PPK模型类似。
1.5.3 验证模型 根据验证数据的来源不同,模型有效性检验可分为外部验证和内部验证,常采用数据分割法或自举法等。
2 利奈唑胺的PPK/PPD研究进展2.1 利奈唑胺的PK进展2.1.1 吸收 利奈唑胺口服生物利用度接近100%,每12小时口服600 mg,1 ~ 2 h内达血峰浓度(Cmax),稳态时Cmax约12 ~ 21 μg·mL-1;静脉给药则于静滴结束时达峰,Cmax约13 ~ 15 μg·mL-1;稳态下血清浓度>MIC90(4 mg·L-1)时间为9 ~ 10 h。
2.1.2 分布 利奈唑胺蛋白结合率约31%,分布容积约40 ~ 50 L,超过细胞外液容积,在炎症组织中的浓度大于血清。
利奈唑胺组织渗透率高[4],Conte等的研究显示:不吸烟健康志愿者每12小时静滴500 mg利奈唑胺,给药4 h后血清、肺上皮细胞衬液(ELF)及肺泡细胞中的浓度分别为(7.3±4.9),(64.3±33.1)和(2.2±0.6)μg·mL-1,稳态下ELF与血浆药物浓度之比约为4.5∶1,而肺泡细胞内与血浆药物浓度之比为0.15∶1。
2.1.3 代谢清除 利奈唑胺总清除率(CL)约100 ~200 mL·min-1,肾脏清除率(CLR)约30 ~ 50 mL·min-1,血浆半衰期为3.5 ~ 6 h,仅30%以原形经肾脏排泄,其余70%主要在血浆和组织内通过吗啉环氧化,即非酶途径代谢,与细胞色素P450系统无关。
由于吗啉环氧化酶广泛存在于机体内,因此利奈唑胺的代谢清除基本不受基因多态性或肝肾功能影响。
其主要代谢产物为氨基乙酯酸代谢物和羟酰甘氨酸代谢物,无抗菌活性,通过尿、粪途径排泄,对肝、肾功能无明显影响。
2.1.4 特殊人群 >12岁的青少年PK参数与成人相近,女性的药物分布容积较男性低。
在肾功能不全患者、肺囊性纤维化患者、中性粒细胞减少的癌症患者及肥胖患者,其主要药代动力学参数AUC、Cmax、T1/2等较健康受试者均没有明显改变,无需调整剂量[5-6]。
Adembri等[7]研究显示:与间断静滴(每12小时600 mg,每次30 min)相比,24 h持续静滴给药可获得更好的PK/PD参数。
2.2 利奈唑胺的PD进展利奈唑胺为时间依赖性抗菌药物,t> MIC比率及AUC/MIC比值是其临床疗效的理想预测指标。
体外研究及动物实验显示,利奈唑胺对金黄色葡萄球菌及肠球菌主要表现为抑菌剂,对肺炎链球菌、化脓性链球菌可表现为杀菌剂[8];其在体外对G+球菌具有一定的抗生素后效应。
与大环内酯类相似,利奈唑胺在低浓度(<MIC)时可抑制葡萄球菌属和链球菌属释放毒素因子,还可抑制生物被膜的形成。
利奈唑胺具有优异的抗菌活性,对青霉素敏感或青霉素耐药的肺炎链球菌(NPSSP)均高度敏感,对MSSA、MRSA、VRE、卡他莫拉菌及其他多数G+菌的MIC50范围为0.5 ~ 4 μg·mL-1 [9],因此,英国抗菌化学治疗学会(British society for antimicrobial chemotherapy, BSAC)将利奈唑胺治疗的敏感性折点(susceptibility breakpoint)设定为4 μg·mL-1。