應用蒙特卡羅模擬法優化產ESBLs腸桿菌感染的拉氧頭孢給藥方案

陳世文，范佳清（重慶市急救醫療中心藥劑科，重慶400014）

由于近年來臨床抗生素的廣泛應用和濫用，造成耐藥菌株不斷增多，某些細菌對多種藥物有較強、較廣的耐藥性，這給臨床治療帶來一定的困難。為了避免產生耐藥性，臨床醫師要注意抗菌藥物的合理應用，按照細菌藥物敏感試驗個體化用藥；醫院要加強細菌室的建設和人才培養，使菌種鑒定和藥物敏感性監測工作及時準確；醫院還要系統地監測當地和本醫院的細菌種類及其藥敏譜，要有定期、快速、系統的報告機制，使醫師在經驗用藥時有據可依。

本研究的目的在于評估拉氧頭孢抑制產超廣譜β-內酰胺酶（ESBLs）菌株的活性，并根據抗菌藥物藥動學/藥效學（PK/PD）理論，采用蒙特卡羅模擬（MCS）法，對產ESBLs腸桿菌引起感染時給予的拉氧頭孢給藥方案進行優化。

1 材料與方法

1.1 菌株

①產ESBLs菌株[日本和美國模式培養物集存庫（ATCC）]：28株分離株[其中，CTX-M型18株，猿皰疹病毒（SHV）4株，TEM型6株]：大腸桿菌（10）；肺炎克雷伯菌（7）；產酸克雷伯菌（6）；變形桿菌（5）。②產ESBLs菌株[運用聯合庫存管理（JMI）在全球收集]：110株分離株（CTX-M型62株，SHV 22株，TEM型2株，其他24株）：大腸桿菌（49），肺炎克雷伯菌（27），陰溝腸桿菌（9），弗勞地枸櫞酸桿菌（6），粘質沙雷氏菌（10），吲哚陽性變形桿菌（9）。③不產生ESBLs的菌株（JMI在全球收集）：100株分離株。④嗜麥芽窄食假單胞菌（日本）：49株分離株。

1.2 抗生素

拉氧頭孢、頭孢吡肟、哌拉西林/他唑巴坦、克拉維酸。

1.3 方法

針對產ESBLs的菌株，按照美國臨床實驗室標準化協會（CLSI）的肉湯稀釋法測定最低抑菌濃度（MIC）。通過MCS法模擬了由穩定狀態下游離藥物濃度（%f T＞MIC）得出的高于MIC的時間百分比。拉氧頭孢的藥動學參數取自日本Ⅰ期研究，頭孢西丁的藥動學參數由采用兩房室模型Ⅰ期研究的血漿濃度估計得出。假定藥動學參數的個體間變異呈一個對數正態分布，變異系數為20%（見表1）。劑量：1 g或2 g，每日4次，輸注時間超過1 h。通過對5000名虛擬患者針對每種菌屬采用相應劑量計算得出目標（70%f T＞MIC）達成概率。

表1 蒙特卡羅模擬的藥動學參數Tab 1 Pharmacokinetics parameters of Monte-carlo simulation

2 結果

2.1 全球臨床分離株的MIC90

收集全球臨床分離株，測試其產生與不產生ESBLs的菌株，在哌拉西林/他唑巴坦、頭孢吡肟、拉氧頭孢以及拉氧頭孢與克拉維酸聯合使用情況下的MIC90濃度，并進行比較，結果如表2。

表2 全球臨床分離株的MIC90Tab 2 MIC90of global clinical separated strains

從表2可見，拉氧頭孢抗大腸桿菌和肺炎克雷伯菌的MIC90分別為2 μg/ml和8 μg/ml。然而，哌拉西林/他唑巴坦抗大腸桿菌和肺炎克雷伯菌的 MIC90分別為 128 μg/ml和＞256 μg/ml，頭孢吡肟抗大腸桿菌和肺炎克雷伯菌的MIC90均＞64μg/ml。拉氧頭孢與克拉維酸聯合使用較之拉氧頭孢單獨使用，抗大腸桿菌和肺炎克雷伯菌的MIC90區別不大；而頭孢吡肟與克拉維酸聯合使用較之頭孢吡肟單獨使用，MIC90顯著降低。結果表明，與頭孢吡肟相比，拉氧頭孢抗ESBLs更穩定；與頭孢吡肟和哌拉西林/他唑巴坦等頭孢菌素相比，拉氧頭孢抗嗜麥芽窄食假單胞菌的活性更高。

2.2 拉氧頭孢用于蒙特卡羅模擬的臨床分離株的MIC分布

抗菌藥物對某一細菌所有的分離菌株的敏感性，常用MIC分布所示的臨床分離總菌株的百分比表示，如MIC90和MIC50。從PK/PD的角度來看，表示抗菌藥物藥動學參數和藥效學微生物學參數MIC之間定量關系的PK/PD指數，對找出抗菌藥物的臨床最佳給藥方案至關重要。拉氧頭孢用于蒙特卡羅模擬的臨床分離株的MIC分布結果見表3。

由表3可見，拉氧頭孢抗全球的產ESBLs肺炎克雷伯菌MIC90和 MIC50分別為 8 μg/ml和 0.5 μg/ml，抗全球的產 ESBLs大腸桿菌MIC90和MIC50分別為 2 μg/ml和 0.5 μg/ml，抗日本和ATCC的產ESBLs菌MIC90和MIC50分別為2μg/ml和0.5μg/ml，抗日本的嗜麥芽窄食假單胞菌MIC90和MIC50分別為32 μg/ml和16 μg/ml。表明拉氧頭孢對于產ESBLs菌株的抗菌活性強于日本的嗜麥芽窄食假單胞菌。

表3 拉氧頭孢用于蒙特卡羅模擬的臨床分離株的MIC分布Tab 3 MIC distribution of clinical separated strains of latamoxef for Monte-carlo simulation

2.3 全球分離株通過蒙特卡羅模擬測定的目標達成概率

依據PK/PD模型，對給藥方案進行MCS，可以得到PK/PD指數特定目標的獲取概率，稱為達成概率（Probability of target attainment，PTA）。

2.3.1 產ESBLs大腸桿菌（全球分離株）。當%f T＞MIC＞40%，所有給藥方案的目標達成概率（TA%）均達到80%；當%f T＞MIC＞70%，每次1 g，每日2次，3 h輸注，TA%達到80%。

2.3.2 產ESBLs肺炎克雷伯菌（全球分離株）。當%f T ＞40%，所有給藥方案的TA%均達到80%；當%f T＞MIC＞70%，每次1 g，每日3次，2 h輸注，TA%達到80%。

2.3.3 產ESBLs菌株（日本和ATCC）。當%f T＞MIC＞40%，所有給藥方案的TA%均達到80%；當%f T＞MIC＞70%，每次1 g，每日2次，2 h輸注，TA%達到80%。

2.3.4 嗜麥芽窄食假單胞菌（日本）。當%f T＞MIC＞40%，每次2 g，每日3次，3 h輸注，TA%達到70%。

根據MCS結果，在70%f T＞MIC獲得80%TA%的有效給藥方案是：每12小時輸注1 g劑量，輸注時間超過3～4 h，用于抗大腸桿菌；每8小時輸注1 g劑量，輸注時間超過2～4 h，用于抗肺炎克雷伯菌。

3 討論

MCS法是20世紀40年代提出的一種以概率統計理論為指導的數值計算方法，是采用不同統計取樣技術（如隨機數字、偽隨機數字等）來提供定量問題近似解決方案的隨機模擬方法[1-3]。蒙特卡羅PK/PD模型根據抗菌藥物的血藥濃度變化和對細菌MIC分布的總集合數據，用計算機模擬出1000、5000或10000例的血藥濃度與MIC的關系，計算獲得抗菌藥物有效性的條件，對抗菌藥物及其給藥方法的有效性進行定量評價[4]。本研究根據抗菌藥物PK/PD理論，采用MCS法，對產ESBLs腸桿菌引起感染時給予的拉氧頭孢給藥方案進行優化。

由產ESBLs腸桿菌引起的感染，基于有效抗生素有限，治療十分困難。拉氧頭孢是在日本臨床使用的氧頭孢烯類藥物之一[5-6]。

拉氧頭孢對產ESBLs菌具有強大的抗菌活性。聯合克拉維酸的研究顯示，與頭孢吡肟相比，拉氧頭孢抗ESBLs更為穩定。根據MCS法[7]，本研究中所有給藥方案，當%f T＞MIC＝40%，TA%均達到80%；采用每次1 g，每日3次，2 h輸注的給藥方案，TA%達到80%。

與其他頭孢菌素相比，拉氧頭孢具有更高的抗嗜麥芽窄食假單胞菌活性。根據MCS法，采用每次2 g，每日3次，3 h輸注的給藥方案，TA%達到70%。

本研究證明，拉氧頭孢在抗ESBLs菌株方面，具有高度活性，可有效治療產ESBLs腸桿菌引起的感染[8]，對嗜麥芽窄食假單胞菌同樣具有強大的抗菌活性。

本研究所應用的藥動學模型為一室模型，而二室模型更接近于藥物代謝過程的實際情況，在今后的研究中應進一步應用二室模型進行模擬分析[9-10]。研究所用的藥動學數據來源于健康志愿者的資料，而患者藥動學參數的變異比健康志愿者大，因此，健康志愿者的藥動學參數相當于對患者的保守估計[11]。應用患者的藥動學參數進行模擬分析給藥方案，所得到的優化方案對于臨床將具有更大的實際指導意義。目前國內相關的患者藥動學資料極少，在今后的工作中可測定患者的藥動學參數，建立不同疾病的藥動學資料數據庫[12]。

本研究主要是針對拉氧頭孢治療產ESBLs腸桿菌引起感染時的給藥方案進行優化。產ESBLs腸桿菌為臨床分離的主要病原體，應進一步地研究其他類型的藥物，以更好地指導臨床合理用藥。本研究以及目前國內、外的相關研究都是針對一種具體細菌、一類感染或者一種藥物來進行MCS分析，得到優化給藥方案用來指導臨床的經驗治療。而遇到具體的某例患者或情況相似的患者，如何應用最有效的給藥方案來治療則是今后的研究方向。

由于各地區抗生素的使用策略不同，所分離菌株產ESBLs的類型也不同。目前全世界已發現近200種不同類型的ESBLs，它們可水解包括第3代（甚至第4代）頭孢菌素在內的多種抗生素，并可在醫院內引起暴發流行，給臨床治療帶來極大的困難。從目前情況來看，拉氧頭孢對臨床分離的各種產酶菌耐藥率極低，對包括質粒及染色體介導的各種β-內酰胺酶的穩定性較高，可作為臨床治療由腸桿菌科細菌引起醫院內感染的一線用藥；還可將這些給藥方案進行多中心、大樣本、前瞻性研究，以了解這些優化方案的臨床療效。

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