優(yōu)化替加環(huán)素在革蘭陰性桿菌血流感染患者中的給藥方案：基于全國血流感染耐藥監(jiān)測聯(lián)盟的蒙特卡洛模擬研究*

徐榮，黃晨，嵇金如，應(yīng)超群，王培培，劉志盈，肖永紅

(1.江西省宜春市人民醫(yī)院檢驗科，宜春 336000；2.寧波市醫(yī)療中心李惠利醫(yī)院呼吸內(nèi)科，寧波 315000；3.浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院傳染病診治國家重點實驗室、國家感染性疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心、感染性疾病診治協(xié)同創(chuàng)新中心，杭州 310003)

替加環(huán)素是第一個被美國食品藥品管理局(FDA)批準的甘氨酰四環(huán)素類抗菌藥物，結(jié)構(gòu)和藥理作用與四環(huán)素類藥物相似，但抑菌效果不受外排泵和核糖體保護機制的影響，對除銅綠假單胞菌、變形桿菌和普羅維登斯菌之外的臨床常見病原菌普遍具有較強的體外抗菌活性[1]。臨床上替加環(huán)素除了被用于復(fù)雜皮膚軟組織感染、復(fù)雜腹腔感染和社區(qū)獲得性細菌性肺炎，還被廣泛用于醫(yī)院獲得性肺炎、糖尿病足感染、尿路感染和血流感染等疾病的治療，因為逐漸增多的難治性病原菌，尤其是多重耐藥和泛耐藥革蘭陰性桿菌如碳青霉烯類耐藥腸桿菌科細菌和泛耐藥鮑曼不動桿菌等經(jīng)常使臨床常規(guī)用藥治療失敗[2-5]。

血流感染是臨床重癥感染的主要致死原因，盡早開始恰當?shù)目咕?jīng)驗治療對患者至關(guān)重要[6]。由于血漿濃度較低、治療有效性缺少評估、大劑量使用不良反應(yīng)明顯等原因，替加環(huán)素作為危重血流感染患者經(jīng)驗治療候選藥物仍存在爭議[7-8]。本研究旨在以全國血流感染細菌耐藥監(jiān)測聯(lián)盟(blood bacterial resistant investigation collaborative system，BRICS)開展的系統(tǒng)性細菌耐藥監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過對替加環(huán)素的藥動學(xué)/藥效學(xué)(pharmacokinetic/pharmacodynamic，PK/PD)模型進行蒙特卡洛模擬，評估該藥不同給藥方案對我國革蘭陰性桿菌血流感染的治療效果。

1 材料與方法

1.1菌株收集 收集2018—2019年度BRICS全國56家成員單位臨床微生物室分離的血流感染革蘭陰性桿菌，菌株統(tǒng)一寄送至傳染病診治國家重點實驗室進行復(fù)核鑒定后保存。剔除重復(fù)菌株及對替加環(huán)素固有耐藥的銅綠假單胞菌、變形桿菌和普羅維登斯菌。

1.2最低抑菌濃度(minimum inhibitory concentration，MIC)測定與比較 采用美國臨床實驗室標準化研究所(Clinical And Laboratory Standards Institute，CLSI)推薦的微量肉湯稀釋法，檢測替加環(huán)素對革蘭陰性桿菌的MIC[9]。質(zhì)控菌株大腸埃希菌ATCC 25922為實驗室常備菌株。替加環(huán)素購自大連美侖生物技術(shù)有限公司，批號：M0503AS，效價：99%。

1.3PK/PD模型 替加環(huán)素藥動學(xué)參數(shù)來自針對復(fù)雜腹腔感染和皮膚軟組織感染患者所做的群體藥動學(xué)研究，主要參數(shù)藥物總清除率(total body clearance，CLt)算術(shù)平均值為15.79 L·h-1，標準差為7.97[10-11]。預(yù)測替加環(huán)素療效的最佳PK/PD指數(shù)為24 h游離藥物濃度-時間曲線下面積(fAUC0-24)與MIC比值(fAUC0-24/MIC)，fAUC0-24=(24 h給藥劑量×游離分數(shù))/CLt，游離分數(shù)0.2[12]。參考以往體內(nèi)藥效學(xué)研究，替加環(huán)素治療腸桿菌科細菌和鮑曼不動桿菌的fAUC0-24/MIC靶值分別為1.2和5.9[13-14]。

1.4蒙特卡洛模擬 蒙特卡洛模擬借助甲骨文公司水晶球(Crystal Ball version 11.1)軟件，模擬實驗次數(shù)設(shè)為10 000次，替加環(huán)素CLt定義為對數(shù)正態(tài)分布，革蘭陰性桿菌MIC定義為離散分布。模擬替加環(huán)素靜脈注射給藥方案有4種，分別為：針對肝功能不全患者的方案一，首劑100 mg，維持劑量25 mg，q12h[15-16]；FDA推薦的方案二，首劑100 mg，維持劑量50 mg，q12h；方案三，首劑150 mg，維持劑量75 mg，q12h；方案四，首劑200 mg，維持劑量100 mg，q12 h。依據(jù)給藥方案設(shè)定替加環(huán)素24 h給藥劑量后，體外模擬并統(tǒng)計fAUC0-24/MIC在不同MIC條件下的達標概率(probability of target attainment，PTA)，以及在臨床分離菌群體中的累計應(yīng)答率(cumulative fraction of response，CFR)。當PTA或CFR>90%時，抗菌藥物給藥劑量通常被認為足夠[7，17]。

2 結(jié)果

2.1菌株收集情況 共收集到血流感染革蘭陰性桿菌9674株，菌種分布情況見表1，其中腸桿菌科細菌9160株，非發(fā)酵菌514株，分離較多的菌種為大腸埃希菌、肺炎克雷伯菌、鮑曼不動桿菌、陰溝腸桿菌陰溝亞種、沙門菌和粘質(zhì)沙雷菌粘質(zhì)亞種等。

表1 血流感染菌株分布情況

2.2體外抗菌活性 替加環(huán)素對血流感染革蘭陰性桿菌的體外抗菌活性見表 2，腸桿菌科細菌中MIC≤2 mg·L-1的菌株比例為99.7%，鮑曼不動桿菌比例為85.8%。

表2 替加環(huán)素對血流感染革蘭陰性桿菌的體外抗菌活性

2.3替加環(huán)素不同給藥方案的PTA 蒙特卡洛模擬中，替加環(huán)素4種給藥方案對不同MIC菌株感染者的PTA見圖 1。針對相同MIC菌株感染，隨著不同給藥方案中24 h給藥劑量的增加，模擬血流感染患者接受替加環(huán)素治療后fAUC0-24/MIC的PTA逐漸升高。當菌株MIC為1 mg·L-1時，方案一PTA僅78.98%，方案二達到88.50%，方案三和四均>90%。當菌株MIC為2 mg·L-1時，方案一～三PTA依次為26.41%、39.52%和72.65%，但方案四能達到87.98%。

圖1 替加環(huán)素4種給藥方案對不同MIC菌株血流感染PTA

2.4替加環(huán)素不同給藥方案的CFR 蒙特卡洛模擬結(jié)果顯示，替加環(huán)素對腸桿菌科細菌血流感染有較高CFR，24 h給藥劑量最低的方案一對各種腸桿菌科細菌感染的CFR均>90%。替加環(huán)素對鮑曼不動桿菌血流感染的CFR均較低，方案四CFR僅42.83%。但由于鮑曼不動桿菌占比(5.18%)較低，對革蘭陰性桿菌血流感染患者總體而言，替加環(huán)素4種用藥方案CFR仍然均>90%，見圖2。

圖2 替加環(huán)素4種給藥方案對不同細菌血流感染的CFR

3 討論

依據(jù)FDA標準，以2 mg·L-1為折點，血流感染腸桿菌科細菌和鮑曼不動桿菌對替加環(huán)素的敏感性分別為99.7%和85.8%[6]。BRICS研究數(shù)據(jù)顯示，血流感染病原菌中革蘭陰性桿菌占比>70%，其中對替加環(huán)素固有耐藥的銅綠假單胞菌和變形桿菌分別僅占3.9%和0.5%；革蘭陽性菌中金黃色葡萄球菌、腸球菌和鏈球菌等對替加環(huán)素的敏感性接近100%[6]。單從廣譜體外抗菌活性看，替加環(huán)素可以作為經(jīng)驗治療血流感染非常好的備選藥物。但抗菌藥物在體內(nèi)的吸收、分布、代謝和排泄是一個動態(tài)過程，與MIC測定過程中固定藥物濃度的情況存在很大差異，臨床治療中替加環(huán)素的用藥方案也往往不統(tǒng)一，因此對于替加環(huán)素在說明書適應(yīng)證之外的使用仍需進一步的證據(jù)[2]。

群體藥動學(xué)研究可以通過數(shù)學(xué)模型來描述和預(yù)測藥物在特定群體中的PK/PD總體特征，明確PK/PD變異性，進而為模擬臨床試驗、優(yōu)化給藥方案、設(shè)定抗菌藥物PK/PD折點、評估藥物的療效等提供依據(jù)[18-19]。本研究基于群體藥動學(xué)PK/PD模型，通過蒙特卡洛模擬評估替加環(huán)素4種臨床給藥方案治療不同MIC菌株感染時fAUC0-24/MIC的PTA，結(jié)果顯示當感染菌株MIC≤0.5 mg·L-1時，即使患者因肝功能不全需將維持給藥方案調(diào)整為25 mg，q12h時，劑量依然足夠。菌株MIC在1～4 mg·L-1之間時，PTA會隨著給藥劑量的增加顯著提高。臨床提高替加環(huán)素給藥劑量主要受藥物不良反應(yīng)限制，研究顯示，替加環(huán)素的胃腸道不良反應(yīng)與進食相關(guān)，進食后患者能夠耐受的單次給藥劑量可以從100 mg 提高到200 mg[15]。值得注意的是，當MIC為2 mg·L-1時，替加環(huán)素常規(guī)推薦給藥方案的PTA<90%，這可能與替加環(huán)素在人體不同部位的藥動學(xué)分布特點與人群生理差異有關(guān)。

蒙特卡洛模擬中通過整合血流感染革蘭陰性桿菌的MIC總體分布特點，可用CFR來預(yù)測替加環(huán)素經(jīng)驗治療成功的概率[12]。對于腸桿菌科細菌，4種用藥方案的CFR均>90%，提示替加環(huán)素治療成功概率很高。對于耐藥性較強的鮑曼不動桿菌，替加環(huán)素治療方案的CFR均遠<90%，方案四成功的概率也僅為42.83%。蒙特卡洛模擬結(jié)果表明，替加環(huán)素可以用于經(jīng)驗治療腸桿菌科細菌導(dǎo)致的血流感染，但不適用于鮑曼不動桿菌相關(guān)血流感染。臨床經(jīng)常選擇以替加環(huán)素為基礎(chǔ)，聯(lián)合頭孢哌酮/舒巴坦、碳青霉烯類和多粘菌素類等藥物治療多重耐藥鮑曼不動桿菌感染，但很多研究表明，以替加環(huán)素為基礎(chǔ)的治療方案并不適于多重耐藥鮑曼不動桿菌所致血流感染[20-21]。因此，臨床決定使用替加環(huán)素經(jīng)驗治療血流感染前，首先應(yīng)當評估變形桿菌、普羅維登斯菌、銅綠假單胞菌和鮑曼不動桿菌感染的可能性，這些病原菌可能導(dǎo)致抗感染治療失敗。相反，如果患者血流感染的是其他革蘭陰性桿菌，同時面臨細菌多重耐藥風(fēng)險性高、缺乏其他可用抗菌藥物、治療容錯率較低等復(fù)雜因素時，可以選擇以替加環(huán)素為基礎(chǔ)的經(jīng)驗治療。一項關(guān)于替加環(huán)素治療血流感染的薈萃分析顯示，對于血流感染重癥患者，替加環(huán)素的聯(lián)合治療比單藥治療死亡率更低，更有優(yōu)勢[3]。

鑒于早期FDA警告替加環(huán)素在血液中的濃度較低，用于血流感染的治療存在風(fēng)險[15]。本研究使用的群體藥動學(xué)模型和參數(shù)來自復(fù)雜腹腔感染和皮膚軟組織感染患者，用于模擬血流感染患者可能存在一定偏差，因此雖然蒙特卡洛模擬顯示替加環(huán)素可用于革蘭陰性桿菌血流感染的治療，但不應(yīng)該作為一線藥物。

志謝：本研究數(shù)據(jù)來源于全國血流感染細菌耐藥監(jiān)測聯(lián)盟(BRICS)成員單位2018—2019年監(jiān)測數(shù)據(jù)。特此鳴謝BRICS成員單位(排名按實際分析菌株)：

浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院；

麗水市中心醫(yī)院；

濱州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院；

連云港市第一人民醫(yī)院；

安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院；

皖南醫(yī)學(xué)院弋磯山醫(yī)院；

安徽省立醫(yī)院；

武漢市普仁醫(yī)院；

荊州市第一人民醫(yī)院；

寧夏回族自治區(qū)人民醫(yī)院；

安陽地區(qū)醫(yī)院；

云南省第二人民醫(yī)院；

浙江省中醫(yī)院；

黃山市人民醫(yī)院；

寧德市閩東醫(yī)院；

濟寧醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院；

慶陽市人民醫(yī)院；

滕州市中心人民醫(yī)院；

六安市人民醫(yī)院；

新疆伊犁哈薩克自治州友誼醫(yī)院；

宜春市人民醫(yī)院；

九江市第一人民醫(yī)院；

山東第一醫(yī)科大學(xué)附屬省立醫(yī)院；

荊州市中心醫(yī)院；

贛南醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院；

莆田市第一醫(yī)院；

海寧市人民醫(yī)院；

勝利油田中心醫(yī)院；

牡丹江醫(yī)學(xué)院附屬紅旗醫(yī)院；

寧波大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院；

浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬婦產(chǎn)科醫(yī)院；

安徽醫(yī)科大學(xué)第四附屬醫(yī)院；

安徽省天長市人民醫(yī)院；

陜西省人民醫(yī)院；

河南科技大學(xué)第一附屬醫(yī)院；

荊州市第二人民醫(yī)院；

六安世立醫(yī)院；

蚌埠醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院；

河南大學(xué)淮河醫(yī)院；

山東大學(xué)齊魯兒童醫(yī)院；

自貢市第三人民醫(yī)院；

山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院；

安徽廬江縣人民醫(yī)院；

嘉峪關(guān)市第一人民醫(yī)院；

合肥市第三人民醫(yī)院；

中國人民解放軍北部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院；

新余市新鋼中心醫(yī)院；

西安醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院；

甘肅省中醫(yī)院；

郴州市第一人民醫(yī)院；

山西醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院；

云南省盈江縣人民醫(yī)院；

福建醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院；

六安市兒童醫(yī)院；

南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院；

蘭州大學(xué)第二醫(yī)院。