優化替加環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測聯盟的蒙特卡洛模擬研究*

徐榮，黃晨，嵇金如，應超群，王培培，劉志盈，肖永紅

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

替加環素是第一個被美國食品藥品管理局(FDA)批準的甘氨酰四環素類抗菌藥物，結構和藥理作用與四環素類藥物相似，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]。臨床上替加環素除了被用于復雜皮膚軟組織感染、復雜腹腔感染和社區獲得性細菌性肺炎，還被廣泛用于醫院獲得性肺炎、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常使臨床常規用藥治療失敗[2-5]。

血流感染是臨床重癥感染的主要致死原因，盡早開始恰當的抗菌經驗治療對患者至關重要[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明顯等原因，替加環素作為危重血流感染患者經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測聯盟(blood bacterial resistant investigation collaborative system，BRICS)開展的系統性細菌耐藥監測數據為基礎，通過對替加環素的藥動學/藥效學(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，菌株統一寄送至傳染病診治國家重點實驗室進行復核鑒定后保存。剔除重復菌株及對替加環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，檢測替加環素對革蘭陰性桿菌的MIC[9]。質控菌株大腸埃希菌ATCC 25922為實驗室常備菌株。替加環素購自大連美侖生物技術有限公司，批號：M0503AS，效價：99%。

1.3PK/PD模型 替加環素藥動學參數來自針對復雜腹腔感染和皮膚軟組織感染患者所做的群體藥動學研究，主要參數藥物總清除率(total body clearance，CLt)算術平均值為15.79 L·h-1，標準差為7.97[10-11]。預測替加環素療效的最佳PK/PD指數為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)/CLt，游離分數0.2[12]。參考以往體內藥效學研究，替加環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，模擬實驗次數設為10 000次，替加環素CLt定義為對數正態分布，革蘭陰性桿菌MIC定義為離散分布。模擬替加環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。依據給藥方案設定替加環素24 h給藥劑量后，體外模擬并統計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、沙門菌和粘質沙雷菌粘質亞種等。

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 替加環素對血流感染革蘭陰性桿菌的體外抗菌活性

2.3替加環素不同給藥方案的PTA 蒙特卡洛模擬中，替加環素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 替加環素4種給藥方案對不同MIC菌株血流感染PTA

2.4替加環素不同給藥方案的CFR 蒙特卡洛模擬結果顯示，替加環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，替加環素4種用藥方案CFR仍然均>90%，見圖2。

圖2 替加環素4種給藥方案對不同細菌血流感染的CFR

3 討論

依據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素的敏感性分別為99.7%和85.8%[6]。BRICS研究數據顯示，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素的敏感性接近100%[6]。單從廣譜體外抗菌活性看，替加環素可以作為經驗治療血流感染非常好的備選藥物。但抗菌藥物在體內的吸收、分布、代謝和排泄是一個動態過程，與MIC測定過程中固定藥物濃度的情況存在很大差異，臨床治療中替加環素的用藥方案也往往不統一，因此對于替加環素在說明書適應證之外的使用仍需進一步的證據[2]。

群體藥動學研究可以通過數學模型來描述和預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、優化給藥方案、設定抗菌藥物PK/PD折點、評估藥物的療效等提供依據[18-19]。本研究基于群體藥動學PK/PD模型，通過蒙特卡洛模擬評估替加環素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。臨床提高替加環素給藥劑量主要受藥物不良反應限制，研究顯示，替加環素的胃腸道不良反應與進食相關，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，替加環素常規推薦給藥方案的PTA<90%，這可能與替加環素在人體不同部位的藥動學分布特點與人群生理差異有關。

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來預測替加環素經驗治療成功的概率[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%。蒙特卡洛模擬結果表明，替加環素可以用于經驗治療腸桿菌科細菌導致的血流感染，但不適用于鮑曼不動桿菌相關血流感染。臨床經常選擇以替加環素為基礎，聯合頭孢哌酮/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，以替加環素為基礎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素經驗治療血流感染前，首先應當評估變形桿菌、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險性高、缺乏其他可用抗菌藥物、治療容錯率較低等復雜因素時，可以選擇以替加環素為基礎的經驗治療。一項關于替加環素治療血流感染的薈萃分析顯示，對于血流感染重癥患者，替加環素的聯合治療比單藥治療死亡率更低，更有優勢[3]。

鑒于早期FDA警告替加環素在血液中的濃度較低，用于血流感染的治療存在風險[15]。本研究使用的群體藥動學模型和參數來自復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素可用于革蘭陰性桿菌血流感染的治療，但不應該作為一線藥物。

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

浙江大學醫學院附屬第一醫院；

麗水市中心醫院；

濱州醫學院附屬醫院；

連云港市第一人民醫院；

安徽醫科大學第一附屬醫院；

皖南醫學院弋磯山醫院；

安徽省立醫院；

武漢市普仁醫院；

荊州市第一人民醫院；

寧夏回族自治區人民醫院；

安陽地區醫院；

云南省第二人民醫院；

浙江省中醫院；

黃山市人民醫院；

寧德市閩東醫院；

濟寧醫學院附屬醫院；

慶陽市人民醫院；

滕州市中心人民醫院；

六安市人民醫院；

新疆伊犁哈薩克自治州友誼醫院；

宜春市人民醫院；

九江市第一人民醫院；

山東第一醫科大學附屬省立醫院；

荊州市中心醫院；

贛南醫學院附屬第一醫院；

莆田市第一醫院；

海寧市人民醫院；

勝利油田中心醫院；

牡丹江醫學院附屬紅旗醫院；

寧波大學醫學院附屬醫院；

浙江大學醫學院附屬婦產科醫院；

安徽醫科大學第四附屬醫院；

安徽省天長市人民醫院；

陜西省人民醫院；

河南科技大學第一附屬醫院；

荊州市第二人民醫院；

六安世立醫院；

蚌埠醫學院第二附屬醫院；

河南大學淮河醫院；

山東大學齊魯兒童醫院；

自貢市第三人民醫院；

山西醫科大學第二醫院；

安徽廬江縣人民醫院；

嘉峪關市第一人民醫院；

合肥市第三人民醫院；

中國人民解放軍北部戰區總醫院；

新余市新鋼中心醫院；

西安醫學院第一附屬醫院；

甘肅省中醫院；

郴州市第一人民醫院；

山西醫科大學第一醫院；

云南省盈江縣人民醫院；

福建醫科大學附屬第二醫院；

六安市兒童醫院；

南昌大學第一附屬醫院；

蘭州大學第二醫院。