五味子甲素與西羅莫司在成人及兒童中的藥物相互作用研究

孫予璇，張艾琳，左梅玲，朱立勤,3*，劉 薇

1.天津醫科大學一中心臨床學院，天津 300010

2.天津醫科大學眼科醫院、眼視光學院、眼科研究所，國家眼耳鼻喉疾病臨床醫學研究中心天津市分中心，天津市視網膜功能與疾病重點實驗室，天津 300384

3.天津市第一中心醫院 藥學部，天津 300192

4.天津市兒童醫院，天津大學兒童醫院，天津 300047

西羅莫司是一種療效強、毒性低的新型免疫抑制藥物，在臨床上主要用于防治腎移植物的排異反應，也是肝癌患者肝移植術后理想的免疫抑制藥物[1-2]。但西羅莫司自身藥動學的個體間差異較大，且對細胞色素P450 3A（cytochrome P450 3A，CYP3A）、P-糖蛋白（P-glycoprotein，P-gp）有影響的藥物均會對西羅莫司的肝-腸代謝等藥動學行為造成影響[3]，因此，西羅莫司與聯用藥物間的藥物-藥物相互作用（drug-drug interaction，DDI）就成為影響西羅莫司血藥濃度的關鍵因素之一[4]。因此，為保證西羅莫司治療過程中的療效及安全性，對西羅莫司的血藥濃度進行治療藥物監測（ therapeutic drug monitoring，TDM）尤為重要[4]。目前在臨床兒科患者中使用西羅莫司的血藥濃度研究數據不足，且年齡越小各種藥動學參數越不穩定[5-6]，故對于西羅莫司在兒童人群的臨床應用更需要引起重視。

五味子為木蘭科植物五味子Schisandra chinensis(Turcz.) Baill.的干燥成熟果實，木脂素為其主要有效成分之一[7-8]，其主要成分可以抑制CYP3A 和（或）P-gp 的活性[9-11]。五味子甲素是五味子木脂素中具有藥理活性的重要單體，其藥理作用廣泛，具有保肝、抗潰瘍性結腸炎、抗腫瘤、保護神經細胞等藥理活性[12]。目前中藥與免疫抑制劑的相互作用已被廣泛報道[13-14]，鈣調磷酸酶抑制劑已被臨床批準與五味子聯合給藥治療肝損傷，以降低肝毒性[14-17]。五味子提取物可提高他克莫司治療腎和肝移植受者的口服生物利用度，但對移植物存活的影響很小或沒有影響，由于他克莫司的腎毒性要比西羅莫司更大[18-19]，為了減少肝腎毒性和排斥反應，西羅莫司將是更好的選擇[3]。此外，已有臨床試驗研究發現，在治療肝移植受者時，聯用五味子提取物的患者西羅莫司血藥濃度偶爾會顯著升高，從而增強免疫抑制作用并降低劑量[3]。

生 理 藥 動 學 （ physiologically-based pharmacokinetics，PBPK）是一種新型的建模技術，根據人體生理學與藥物基本信息和研究設計，模擬藥物在體內的藥動學特征[4,20]。目前主要應用于設計安全有效的臨床試驗、預測藥物的藥動學過程和DDI，以及預測特殊人群中的藥動學及不同種屬間的外推[20-23]。美國食品藥物管理局（Food and Drug Administration，FDA）自20 世紀90 年代就開始推薦使用PBPK 模型代替動物實驗和人體試驗，但是目前在國內PBPK 模型尚未被推廣，尤其在中藥的研究中很少使用[23-24]。本研究首次利用PBPK 模型，對新型免疫抑制劑西羅莫司和臨床常用中藥五味子的主要成分五味子甲素之間的相互作用進行模擬預測，進一步研究其相互作用的特征，以期為臨床成人及兒童的給藥方案提供有效參考。

1 材料與方法

1.1 軟件

PK-Sim?（版本11.0）。

1.2 藥物的理化特征參數和藥動學參數的收集

西羅莫司、五味子甲素的理化參數、生化參數和藥動學數據通過“PubMed”數據庫，以“西羅莫司”“五味子甲素”“生化參數”“理化參數”為主題詞進行檢索，收集理化、生化參數以及物種體質量、給藥劑量、給藥途徑及對應藥時曲線數據。理化參數見表1、2。

表1 西羅莫司的PBPK 模型主要參數Table 1 Main parameters of PBPK model for sirolimus

表2 五味子甲素的PBPK 模型主要參數Table 2 Main parameters of PBPK model for schizandrin A

1.3 藥物PBPK 模型的建立與評價

1.3.1 成人PBPK 模型的建立與驗證 將收集及預測的參數整合輸入到PK-Sim?軟件中，按照以下步驟展開模型的構建：

（1）建立西羅莫司給藥的PBPK模型：選擇20～43 歲成人10、15 mg 的數據為建模數據，確定該人群的藥時曲線及藥動學參數：最大血漿藥物濃度（maximum concentration，Cmax）和血藥濃度-時間曲線下面積（area under the plasma concentration-time curve，AUC）。

（2）建立五味子甲素給藥的PBPK 模型：選擇23～24 歲成人14.5 mg 的數據為建模數據，確定該人群的藥時曲線及藥動學參數。

（3）模型評估標準：采用2 種方法驗證模型，第1 種方法是通過將預測的濃度-時間數據與觀測數據進行視覺比較來評估預測性能進行驗證；第2種方法是通過計算Cmax和AUC 等藥動學參數的平均折疊誤差（Rpredicted/observed，Rp/o）進行定量評估，以預測值與觀測平均值之比表示。如果Rp/o均在0.5～2.0，提示模型擬合良好。

（4）模型驗證：選用驗證集數據對上述PBPK模型進行驗證。

1.3.2 兒童PBPK 模型的建立 根據成人PBPK 模型建立兒童PBPK 模型。以5～11、12～17 歲兒童西羅莫司給藥3、15 mg/m2的數據為建模數據，確定該兒童人群的藥時曲線及藥動學參數。按照“1.3.1”項下步驟進行兒童模型的建立與驗證。

1.4 DDI 的模擬

將已經驗證完成的PBPK 模型用于預測五味子甲素對西羅莫司的藥動學的影響。PKsim 軟件具備健康受試者的相關生理學參數，可用于建立虛擬的健康成人以及兒童受試者人群。利用PKsim 軟件，設定用于預測的虛擬成人人群為健康成人受試者，年齡為18～60 歲，平均年齡30 歲，男∶女＝1∶1，共計100 人。五味子甲素與西羅莫司的給藥劑量和給藥間隔均根據臨床常規用藥方案制定：五味子甲素口服7.2 mg；西羅莫司單次口服給藥8 mg/m2，負荷劑量6 mg，維持劑量2 mg/d，持續給藥14 d。用于預測的虛擬兒童人群為健康受試者，年齡分為0～6、7～12、13～18 歲3 組，每組100 名健康兒童受試者，男∶女＝1∶1。五味子甲素口服給藥同成人；西羅莫司口服2.5 mg/(m2·d)，持續給藥14 d。

1.5 敏感性分析

通過PK-Sim?中的敏感性分析工具，計算單個參數改變時AUC 的相對變化，實現西羅莫司和五味子甲素之間的DDI 對單個參數的敏感性分析。靈敏度分析中選擇的參數應具備參與、與優化調整相關或對模型有較強影響3 種特征之一。模擬AUC 的相對變化與最終模型中使用的參數在其值周圍的相對變化之比為參數的靈敏度（S）。

AUC 為初始AUC 值；?AUC 為參數變化1%時AUC 的變化量；P 為初始目標參數值；?P 為參數變化1%的變化量

2 結果

2.1 藥物PBPK 模型的建立與驗證

將西羅莫司、五味子甲素的PBPK 模型相關參數輸入PK-Sim?軟件中，模擬成人單次口服西羅莫司10、15 mg 與兒童單次口服3、15 mg/m2的PBPK模型，以及成人單次口服五味子甲素14.5 mg 的PBPK 模型。模擬的西羅莫司成人、兒童及成人五味子甲素藥時曲線圖見圖1～3，軟件模擬的西羅莫司、五味子甲素血藥濃度-時間曲線與觀測值基本擬合。選擇驗證數據對PBPK 模型進行預測性評價。結果見表3，預測的藥動學參數與臨床觀測值均滿足0.5～2.0 倍的標準。

圖1 西羅莫司成人10 (A)、15 mg (B) 的血藥濃度-時間曲線Fig.1 Blood concentration-time curve in adults with 10 (A) and 15 mg (B) sirolimus

圖2 西羅莫司給予5～11 歲兒童3 (A)、15 mg·m?2 (B) 和12～18 歲兒童3 (C)、15 mg·m?2 (D) 的血藥濃度-時間曲線Fig.2 Blood concentration-time curve in children aged 5—11 years old with 3 (A), 15 mg·m?2 (B) and children aged 12—18 years old with 3 (C), 15 mg·m?2 (D) of sirolimus

圖3 五味子甲素成人血藥濃度-時間曲線Fig.3 Schizandrin A blood concentration-time curve in adults

表3 西羅莫司和五味子甲素的PBPK 模型參數預測值和觀測值的比較Table 3 Comparison of predicted and observed parameters of PBPK model of sirolimus and schizandrin A

2.2 西羅莫司和五味子甲素的DDI 模擬結果

利用PBPK 模型預測2 種藥物聯合應用時的DDI，成人單次口服西羅莫司聯用五味子甲素的預測結果見圖4-A，藥動學數據及變化比率見表4；兒童單次口服西羅莫司聯用五味子甲素的預測結果如圖4-B～D，藥動學數據及變化比率見表5。結果顯示，成人中，單次五味子甲素聯合西羅莫司進行臨床治療時，西羅莫司的Cmax和AUC 是單獨應用時的1.05 倍和1.06 倍；多次給藥聯合應用時，西羅莫司的Cmax和AUC 是單獨應用時的1.02 倍和1.26倍。當聯用14 d 時，0～6 歲兒童組中，五味子甲素聯用將西羅莫司的Cmax和AUC 分別增加至單獨給藥時的1.63 和4.59 倍，相互作用程度顯著高于成人組，隨著年齡的逐漸增加，五味子甲素對西羅莫司的影響程度與成人逐漸接近。

圖4 在成人 (A) 和0～6 歲 (B)、7～12 歲 (C) 和13～18 歲 (D) 兒童中五味子甲素和西羅莫司聯用時的血藥濃度-時間曲線Fig.4 Blood concentration-time curve of schizandrin A and sirolimus in adults (A), children aged 0—6 years old (B), 7—12 years old (C) and 13—18 years old (D)

表4 在成人中西羅莫司聯用五味子甲素后1、14 d 的藥動學參數變化Table 4 Pharmacokinetics parameters of sirolimus after 1, 14 d of combination with schizandrin A in adults

表5 在兒童中西羅莫司聯用五味子甲素后14 d 的藥動學參數變化Table 5 Pharmacokinetics parameters of sirolimus after 14 d of combination with schizandrin A in child

2.3 敏感性分析

在模擬治療性單次口服給藥方案的基礎上進行敏感性分析，評估單個參數改變對五味子甲素與西羅莫司聯用時DDI 的影響。敏感性分析（圖5）顯示五味子甲素與西羅莫司聯用時，DDI 對藥物的CYP3A4 濃度以及西羅莫司的CYP3A4 的清除率、劑量、油水分配系數以及五味子甲素的劑量敏感，其中影響最大的參數是CYP3A4 的濃度。

圖5 PBPK 模型中對五味子甲素與西羅莫司的DDI 敏感性分析Fig.5 Sensitivity analysis of DDI between schizandrin A and sirolimus in PBPK model

3 討論

西羅莫司作為腎移植術后常用的免疫抑制劑，因其具有無腎毒性、抗腫瘤、可降低巨細胞病毒感染發生率等優勢，受到臨床關注并得到廣泛應用，但其藥動學個體差異大、血藥濃度易受多種因素影響，考慮可能與TDM 周期長、患者依從性不穩定、DDI 等因素有關[29]。五味子提取物造成西羅莫司的藥動學變異性可能是由于五味子通過調節CYP3A和（或）P-gp 和（或）腸道酶而改變其活性或含量，導致西羅莫司吸收增加，腸道代謝降低，生物利用度增加[3-4,28]。已有研究證明，PBPK 模型可以很好地描述健康受試者的西羅莫司的藥動學，并可用于探索CYP 酶介導的DDI 對西羅莫司全身暴露的影響。

本研究建立的PBPK 模型預測值與臨床觀測值高度接近，說明模型性能良好，可用于模擬預測五味子甲素與西羅莫司之間的DDI。在成人群體中，五味子甲素對西羅莫司影響程度并不顯著，可能的原因是該結果是由于五味子單個組分五味子甲素與西羅莫司的相互作用，而不是五味子木脂素的組合，因此，相對于五味子木脂素組合，本研究中的五味子甲素作為單組分，對于西羅莫司的影響程度可能被減弱。五味子存在多種活性成分，不同活性成分之間的藥動學特征存在差異[30]，本研究目前僅限于研究五味子甲素對于西羅莫司的干預作用，結果證明所建立的PBPK 模型性能良好，可支持下一步深入研究，后續將納入五味子中其他有效物質進行進一步研究，并比較不同物質與藥物DDI 間的程度及區別。此外，西羅莫司的治療窗較窄，血藥濃度是衡量安全性的主要因素之一，與許多不良反應的發生有著密切的關系[3,31]，聯用五味子甲素后，相對于AUC、Cmax升高不顯著，說明五味子甲素聯用在提高了西羅莫司的療效的同時，對安全性的影響有限。敏感性分析結果表明CYP3A4 的濃度是影響五味子甲素與西羅莫司聯用時最顯著的參數，再次證明對于CYP3A4 的抑制作用會顯著影響DDI 的程度，與以往研究表明五味子甲素通過抑制CYP3A4 酶的含量與活性來影響西羅莫司的藥動學行為的觀點相一致[4,9-11]。

研究還表明，在0～6 歲兒童群體中，五味子甲素與西羅莫司之間的DDI 與成人相比更加顯著。胎兒體內CYP3A4 活性極弱或缺失，出生后開始升高，1 個月后可達到成人活性的30%～40%[32]，5～15 歲CYP3A4 活性僅為成人中平均值的25%[33]。因此，在兒童人群中的西羅莫司不易代謝，容易在體內蓄積，這有可能解釋了在0～6 歲兒童中無論單用還是聯用的Cmax、AUC 均比成人高。最新研究證明，兒童年齡跨度較大，CYP3A基因型或許不能準確解釋西羅莫司濃度的差異[34]。其他研究也證實CYP3A基因型不包括在西羅莫司兒童群體藥動學中[35-36]，另外，中藥的復雜成分使得傳統的DDI 靜態模型在預測五味子DDI 方面可靠性降低[23]。因此，進一步對于兒童體內西羅莫司藥物代謝以及DDI 的研究是有必要的。

本研究成功建立了西羅莫司、五味子甲素在成人及不同年齡的兒童體內的PBPK 模型，并以此預測了西羅莫司和五味子甲素在不同給藥劑量下的DDI。研究表明，西羅莫司在一定程度上增加了西羅莫司的療效，同時也保證了西羅莫司自身的安全性，且與年齡相關的CYP3A4 的濃度是影響五味子甲素與西羅莫司之間DDI 的最顯著參數。因此，在臨床應用中，五味子甲素與西羅莫司聯用時需要實時進行TDM，更需要綜合考慮監測結果以及患者的病生理發展，制定更加適合患者的個體化用藥方案，特別是在兒童人群中，制定的合理化給藥方案在保證藥物治療效果和安全性的同時，最大程度提高患者的生命質量。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突