中國健康受試者口服奧美拉唑腸溶膠囊的群體藥動學研究

趙拯+宋柏力+劉赟心

[摘要] 目的 建立中國健康受試者口服奧美拉唑腸溶膠囊的群體藥動學模型，定量考察影響奧美拉唑臨床藥動學的顯著因素。 方法 選取南京醫科大學附屬南京醫院于2016年4～6月招募的20名中國男性健康受試者，單劑量給予奧美拉唑腸溶膠囊20 mg，LC-MS/MS法測定奧美拉唑血藥濃度，聚合酶鏈式反應-限制性片段長度多態性法測定CYP2C19基因型，采用非線性混合效應模型法建立奧美拉唑群體藥動學模型，自舉法驗證模型的穩定性。 結果 奧美拉唑在健康受試者體內的藥動學可用一級消除的一房室模型來描述，個體間變異符合指數模型。奧美拉唑清除率（CL/F）、分布容積（V/F）和吸收常數（Ka）的群體典型值分別為19.5 L/h、16 L和0.633/h。尿素氮對Ka有顯著性影響，CYP2C19代謝表型對CL/F有顯著性影響。自舉法的驗證結果與模型計算值相符。 結論 所建立的群體藥動學模型能較好的解釋奧美拉唑藥動學個體差異的原因，可為奧美拉唑臨床個體化用藥提供藥動學參考。

[關鍵詞] 奧美拉唑；群體藥動學；中國健康受試者；非線性混合效應模型；CYP2C19

[中圖分類號] R969.1 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-7210（2018）01（a）-0026-05

[Abstract]Objective To establish population pharmacokinetics model of Omeprazole Enteric-Coated Capsules in Chinese healthy subjects， thus quantitatively evaluating the factors that could influence clinical pharmacokinetics of Omeprazole. Methods Twenty healthy male subjects recruited in Nanjing First Hospital from April 2016 to June 2016 were given 20 mg single dose of Omeprazole Enteric-Coated Capsules and plasma concentrations of the drug were determined by LC-MS/MS. CYP2C19 gene polymorphism was measured by polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism method. The population pharmacokinetic model was established by nonlinear mixed effect model （NONMEM）program and estimated by bootstrap procedure. Results One-compartmen model of first-order elimination had fit for Omeprazole pharmacokinetics. Inter-individual variability was described by exponential model.The population typical values of CL/F，V/F and Ka were19.5L/h，16Land0.633/h. BUN had a significant influence on Ka. CYP2C19 phenotype showed significant effects on CL/F. The parameters estimated from bootstrap procedure were comparable to those from NONMEM. Conclusion The established population pharmacokinetics model can explain the individual pharmacokinetic variations of Omeprazole， which provides guidance for clinical personalized drug administration.

[Key words] Omeprazole； Population Pharmacokinetics； Chinese healthy subjects； Nonlinear mixed effect model； CYP2C19

奧美拉唑（Omeprazole）是臨床一線質子泵抑制劑[1]，廣泛用于治療消化性潰瘍、胃-食管反流征等酸相關疾病，與克拉霉素等抗生素合用，可根治幽門螺桿菌[2-3]。近來，奧美拉唑不良反應的報道越來越多，其不良反應復雜多樣，常累及多個器官或系統[4-5]，嚴重的不良反應為過敏性休克和剝脫性皮炎，可威脅患者生命，值得注意的是，口服奧美拉唑引起的過敏性休克并不少見[6，7]。奧美拉唑引起的這些不良反應與其特殊的化學結構、藥理性質及代謝途徑密切相關。

奧美拉唑在肝內主要經CYP2C19代謝失活，CYP2C19的基因多態性對奧美拉唑藥動藥效學有較大影響[8]。研究表明，CYP2C19*2、*3突變是導致其基因多態性的主要原因[9]。依據CYP2C19基因型，個體的代謝表型可分為強代謝型（extensive metabolizers，EMs）和弱代謝型（poor metabolizers，PMs），PMs型個體使用奧美拉唑，其藥時曲線下面積、抑酸強度及幽門螺桿菌根除率均顯著高于EMs型個體[10-11]。EMs型個體由于代謝迅速，更容易面臨治療失敗的風險，而PMs型個體血藥濃度能長時間維持較高水平，更容易發生不良反應，中國人群中PMs型發生率顯著高于白種人，為12.6%～22.5%[12]，因此確定CYP2C19基因型對于指導中國人群制訂安全有效的個體化用藥方案具有重要意義。endprint

群體藥代動力學（population pharmacokinetics，PPK）可分析藥物在某一特定群體中的動力學特征，定量考察影響藥動學參數的生理及病理因素，為臨床制訂個體化給藥方案提供全面的量化信息[13]。目前，國內外尚未見報道采用PPK法研究CYP2C19代謝表型對奧美拉唑藥動學的影響，本研究擬建立奧美拉唑在中國健康人群中的群體藥動學模型，定量考察代謝表型、人口統計學參數和生化指標對PPK參數的影響，確定影響奧美拉唑臨床藥動學的顯著因素，為實現奧美拉唑安全有效的個體化用藥提供參考。

1 對象與方法

1.1 研究對象

選擇2016年4～6月于我院招募的20名中國健康男性受試者，經體檢證明心、肺、肝、腎功能和血象均正常，無神經系統、精神異常及代謝異常等病史；無影響藥物吸收、分布、排泄和代謝等因素；實驗前2周及實驗期間未服用其他任何藥物，實驗期間統一飲食。受試者已對試驗目的、試驗藥物的主要藥理作用、可能發生的不良反應與受試者的權益等充分了解，并簽署知情同意書。受試者的人口統計學參數及生化指標見表1。

1.2 儀器與設備

Agilent 1100高效液相系統（美國Agilent公司）；Q Trap三重四極桿串聯質譜儀（美國Applied Biosystems公司）；高速冷凍離心機（湖南湘儀儀器有限公司）；PCR儀（美國Bio-Rad公司）；凝膠成像系統（上海天能科技有限公司）。

1.3藥品與試劑

奧美拉唑腸溶膠囊（常州四藥制藥有限公司，規格：20 mg/片，批號：201306）；奧美拉唑標準品（中國食品藥品檢定研究院，純度99.9%，批號100367-201305）；西地那非對照品（中國食品藥品檢定研究院，純度99.9%，批號510068-201401）；甲醇、乙腈為色譜純，其他試劑均為市售分析純；全血基因組DNA提取試劑盒（美國Axygen公司）；限制性內切酶及PCR反應試劑盒（日本TaKaRa公司）。

1.4 給藥方案與血樣采集

所有受試者于試驗前1 d和試驗期內禁服酒類和碳酸飲料、咖啡類飲料，試驗前禁食至少10 h（不禁水）。次日早晨7：30空腹狀態下，用200 mL溫開水單次送服奧美拉唑腸溶膠囊20 mg；服藥2 h后方可再飲水，4 h后統一進餐。受試者于服藥前（0 h）及服藥后0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、4.0、5.0、6.0、8.0、10.0、12.0 h，經靜脈留置針采血4 mL于肝素化試管中，4℃，4000 rpm/min離心10 min，分離血漿，于-70℃冰箱中保存待測。

1.5 受試者CYP2C19基因型的測定

按試劑盒說明快速提取全血基因組DNA，設計引物：CYP2C19*2 681G→A上游引物為5′-AATT?ACAACC AGAGCTTGGC-3′，下游引物為5′-TATCA?CTTTCCATAAAAGCAAG-3′；CYP2C19*3 636G→A上游引物為5′-TATTATTATCTGTTAACTAATATGA-3′，下游引物為5′-ACTTCAGGGCTTGGTCAATA-3′。加入PCR反應各成分，反應條件為94℃預變性3 min；94℃變性60 s，55℃退火60 s，72℃延伸60 s，循環35次；72℃再延伸5 min。回收PCR產物用限制性內切酶進行酶切，酶切產物進行瓊脂糖凝膠電泳，結束后于凝膠成像儀中觀察條帶數目，定義*1/*1、*1/*2、*1/*3攜帶者為強代謝型，共有15名；*2/*2、*2/*3、*3/*3攜帶者為弱代謝型，共有5名。

1.6奧美拉唑血藥濃度的測定

血漿中加入含內標西地那非甲醇溶液和Na2CO3溶液，混勻后加入乙醚-二氯甲烷，振蕩混合后3500 rpm/min離心5 min，取上層有機相于室溫下氮氣流吹干，流動相復溶，取20 μL進樣分析。

色譜條件：AgilentZorbax ExtendC18色譜柱（5 μm，4.6 mm×150 mm）；甲醇-乙腈-10mM乙酸銨（37.5：37.5：25， v/v/v）；柱溫40℃；流速1.0 mL/min，50%分流進質譜分析。質譜條件：正離子檢測；噴射電壓5500V，溫度500℃；檢測對象：奧美拉唑[M+H+]，m/z 346.2→198.2，內標西地那非[M+H+]，m/z 475.2→283.2。奧美拉唑在1.0～800.0 ng/mL的濃度范圍內線性關系良好，回歸方程為y=0.012x+0.0029，r=0.9958。日內、日間RSD均小于15%。

1.7奧美拉唑群體藥動學模型的建立

1.7.1 基礎結構模型 以時間為橫坐標，血藥濃度對數值為縱坐標，繪制20名健康受試者口服奧美拉唑腸溶膠囊后的藥時曲線圖（圖1）。依據曲線結果及相關文獻[14-15]報道，房室模型采用一級消除的一房室藥代動力學模型來描述。吸收常數Ka、清除率CL/F和分布容積V/F作為主要藥動學參數，在NONMEM法中進行相關參數的估算。

1.7.2隨機效應模型 個體間變異選擇指數型模型，基礎方程為：Pi（CLi，Vi，Kai）=PTV×exp（ηi），其中Pi：第i個受試者藥動學參數的實際值；PTV：藥動學參數的群體典型值；ηi：個體參數Pi相對于群體參數PTV的個體間變異，通常認為符合以0為中心，方差為ω2的正態分布。

個體內變異采用加法和指數的混合模型，基礎方程為：Y=F × exp（ε1）+ ε2，其中Y：個體觀察值；F：個體預測值；ε1，ε2：殘差，通常認為符合以0為中心，方差為σ2的正態分布。

1.7.3固定效應模型 將健康受試者的人口統計學參數、生化指標和CYP2C19代謝表型作為協變量，逐一加入到基礎模型中，考察目標函數值（objectivefunctio?nvalue，OFV）的變化情況。將檢驗水平定為0.05，若加入某一協變量后，OFV的減小值>3.84，則表示該協變量對模型有顯著性影響，將該協變量加入到模型中，反之剔除，納入所有對模型有顯著影響的協變量，建立全量回歸模型。endprint

1.7.4最終模型 采用向后剔除法檢驗各協變量在全量回歸模型中的必要性，將檢驗水平定為0.05，逐一剔除各協變量，若OFV的增加值>3.84，則認為該協變量對模型有顯著影響，應該保留，否則剔除，依次找出所有具有顯著性影響的協變量，從而獲得最終模型。

1.7.5最終模型的驗證 采用200次自舉法（Bootstrap）對最終模型進行穩定性驗證。

1.8 數據分析

采用NONMEM程序（7.3版，美國ICON公司），編譯器GFORTRAN，（4.6.0版，美國Digital Equipment公司），R程序包（3.3.3版），XPOSE程序包（瑞典烏普薩拉大學）。

2 結果

2.1 基礎模型

在對基礎模型的個體間變異進行計算時發現，V/F的個體間變異參數η估算值極低，約為1×10-5，故扣除其個體間變異以簡化模型。在對個體內變異進行計算時發現，殘差模型中引入加法型殘差ε2后會導致模型OFV值及Ka個體間變異的相對標準誤差（RSE）均升高，故僅保留指數型殘差ε1。最終得到的奧美拉唑群體藥動學基礎模型中，CL/F、V/F、Ka的群體典型值分別為19.50 L/h、16.00 L、0.63/h。

2.2 固定效應篩選及最終模型

協變量篩選及模型構建過程見表2。最終模型表明，除了尿素氮影響Ka，代謝表型影響CL外，未發現其他因素對奧美拉唑群體藥動參數有顯著影響，最終回歸模型的表達式見表3。

2.3 最終模型的擬合優度判斷

以群體預測值為橫坐標，個體觀察值為縱坐標作圖（圖2-A1、B1），可見最終模型的數據點較為對稱分布在截距為0，斜率為1的單位線兩側，而基礎模型的數據點分散無規律；以個體預測值為橫坐標，個體觀察值為縱坐標作圖（圖2-A2，B2），可以評價模型擬合的總體優劣。可見最終模型的數據點較為均勻的分布在單位線兩側，與基礎模型相比，趨勢線與單位線更接近。

以群體預測值為橫坐標，權重殘差為縱坐標作圖（圖2-A3、B3），可將殘差正常化。可見最終模型的權重殘差值絕大部分均勻分布在零水平線上下兩側，且在+2～-2間，未出現明顯偏差，而基礎模型的異常值較多。以時間為橫坐標，權重殘差為縱坐標作圖（圖2-A4、B4），可觀察權重殘差是否隨時間而變化。可見最終模型的數據點絕大部分均勻分布在+2～-2間，未出現明顯偏差，表明殘差模型選擇合適。綜上，相比基礎模型，本研究建立的最終模型擬合優度明顯改善，對奧美拉唑藥動學參數的預測也更為準確。

2.4 最終模型的穩定性驗證

Bootstrap法驗證結果表明，200次驗證計算均成功收斂，其中有196次成功求算參數RSE%（占98%），見表4。基于實測數據的模型參數估算值與基于抽樣數據的模型參數估算值總體較為接近，表明所建立的奧美拉唑群體藥動學模型較為穩定。

3 討論

多項生物等效性試驗表明，奧美拉唑的血藥濃度及藥動學參數存在明顯的個體差異，其主要代謝酶CYP2C19的基因多態性是影響奧美拉唑藥動藥效學的重要因素[16]，然而這些試驗多是單因素定性的分組考察多態性對藥動學參數的影響，既未涉及多個影響因素聯合考察，也未建立明確的藥動參數與影響因素間的量化關系。本研究采用非線性混合效應模型法，首次定量考察了代謝表型、人口統計學參數和生化指標對奧美拉唑藥動學參數的影響，建立了中國健康受試者口服奧美拉唑腸溶膠囊的群體藥動學模型，可為臨床制訂安全有效的個體化用藥方案提供量化信息。

本研究結果表明，代謝表型和尿素氮是影響奧美拉唑臨床藥動學的顯著因素。其中，尿素氮對PPK參數影響最大，Ka與尿素氮水平呈正相關，然而尿素氮是反映腎功能的指標之一，Ka是個模型參數，吸收過程復雜且個體變異很大，并無實際的生理病理意義[17-18]，因此尿素氮對奧美拉唑PPK參數的影響需要進一步研究及確證。CYP2C19代謝表型是影響奧美拉唑清除率的顯著因素，弱代謝者的清除率明顯低于強代謝者，CL/F的群體典型值為19.5 L/h，與Alas等[19]報道的20.8 L/h、郭濤等[20]報道的20.3 L/h相似，另外本研究建立了代謝表型與清除率間的量化關系，在實際工作中可依據少量治療藥物監測數據估算個體藥動學參數，從而優化給藥方案。由于本試驗20名健康志愿者中含有5例弱代謝者，樣本數較少可能是導致代謝表型對奧美拉唑PPK參數的影響不如尿素氮明顯的原因之一。

郭濤等[20]進行的奧美拉唑腸溶片群體藥動學研究結果表明，年齡對Ka和V/F有顯著性影響，性別對Ka有顯著性影響。由于本試驗的志愿者均為男性，且年齡基本分布在20～22歲，差異很小，導致未篩選出影響奧美拉唑PPK參數的其他顯著因素。另外，郭濤等[20]的研究中受試者藥時曲線個體間差異很小，且未考察代謝表型對PPK參數的影響，而本研究中受試者的藥動學過程個體間差異較大，最終發現CYP2C19代謝表型是影響奧美拉唑PPK參數（CL/F）的顯著因素。

經Bootstrap法驗證，本研究最終建立的奧美拉唑群體藥動學模型穩定可靠，但是從個體預測值與個體觀察值的散點圖來看（圖2-B2），最終模型對于部分低濃度血藥點的預測相比真實值存在偏倚，可能是由于本試驗樣本數較少，有限的血藥濃度點無法準確全面地解釋個體間的較大差異。因此，后續大樣本量、多協變量的前瞻性研究還有待進行和深入，以便完善模型使其能更為準確地預測個體血藥濃度和藥動學參數，為實現奧美拉唑個體化用藥提供重要參考。

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（收稿日期：2017-10-03 本文編輯：李雅南）endprint