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丙泊酚注射液在成年全麻患者中的群体药代动力学研究

2024-07-19 9 上传者：管理员

摘要：目的定量考察不同因素对于丙泊酚药代动力学参数的影响，构建适用于中国患者的丙泊酚群体药代动力学模型。方法纳入30例择期进行腹部手术的患者用丙泊酚2.0 mg·kg-1进行麻醉给药，用液相色谱-质谱联用分析技术对采集的静脉血样本进行血药浓度测定，用一代测序技术Sanger法对代谢酶基因多态性进行检测，用Phoenix软件进行药代动力学参数的计算、模型构建及评价分析。结果经软件分析，用三房模型描述药物的体内过程，计算参数中央室清除率（CL）、浅外周室清除率（Q2）、深外周室清除率（Q3）、中央室分布容积（V）、浅外周室分布容积（V2）、深外周室分布容积（V3）群体均值分别为1.71 L·min-1、1.31 L·min-1、1.51 L·min-1、5.92 L、19.86 L、99.06 L,体质量作为对CL和V有显著影响的协变量纳入到模型中。结论对最终模型进行评估显示模型具有较好的预测能力，可为临床中丙泊酚的使用提供方向性建议。

关键词：
丙泊酚
个体化给药
基因多态性
群体药代动力学
静脉全麻药物
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丙泊酚是一种广泛应用于麻醉诱导及维持的静脉全麻药物[1]。该药进入人体后，主要通过代谢酶UGT1A9、CYP2B6以及CYP2C9进行代谢[2]。丙泊酚的使用效果常受到众多个体因素影响[3,4],剂量使用不当易引起血流动力学不稳定、呼吸抑制等药物不良反应[5]。因此，根据患者的特定情况进行剂量调整是非常有必要的。群体药代动力学(population pharmacokinetics, PPK)研究则能够定量考察多种变异因素，通过建立数学模型预测药物在不同个体中的动态变化，为制定个体化给药计划提供建议[6]。常见模型如Schnider模型、Marsh模型、Eleveld模型等主要根据欧美人的代谢情况构建[7]。本课题组前期以及一些其他团队的经典药代动力学研究表明代谢酶基因多态性可能对丙泊酚代谢产生影响[8,9,10]。由于生理情况与遗传变异在人种间是存在差异的，因此综合多种因素开发更适用于国人的PPK模型是具有重要意义的。本研究旨在探讨丙泊酚在临床手术患者中的代谢情况，考察遗传及非遗传因素对丙泊酚药代动力学的影响，构建适合国内手术患者的PPK模型。

一、材料、对象与方法

1 材料

药品丙泊酚中/长链脂肪乳注射液，规格：每瓶20 mL/0.2 g, 批号：E23030802,批准文号：国药准字H20203571,四川科伦药业股份有限公司生产；丙泊酚标准品，纯度：≥99.8%,批号：100806-202104;麝香草酚标准品，纯度：≥99.9%,批号：100508-201603,均购自中国食品药品检定研究院。

仪器QTRAP 4500液相色谱-质谱联用系统，美国SCIEX公司产品；Centrifuge 5424R离心机，德国艾本德公司产品。

2 研究对象

纳入30例择期进行腹部手术的患者，无严重的心、肝、肺、肾、神经系统、血液、精神及代谢性疾病及潜在困难气道、麻醉意外史，无丙泊酚过敏史。本研究经南方医科大学南方医院伦理委员会审查批准(伦理批号：NFEC-2016-189,临床试验备案号：NCT03422315)。受试者均签署知情同意书。

3 试验方案

对每例受试者给予丙泊酚注射液2.0 mg·kg-1,静脉恒速推注，在给药前和给药后的1、3、6、10、15、30、60、90、150 min采集静脉血3 mL于肝素钠采血管，颠倒混匀。在4 ℃下，以3 000 r·min-1离心10 min。取上清血浆置于冻存管，在-80 ℃条件下保存。另需静脉全血1 mL,暂存于-20 ℃的条件下，3个月内提取DNA。

4 测定条件与样本处理

色谱条件分析柱：Welch XB-C18 (2.1 mm×50 mm, 3.0 μm),流动相A:纯水，流动相B:甲醇，进样量：30 μL,柱温：40 ℃。

质谱条件负离子检测模式，离子监测方式：多反应监测(multiple reaction monitoring, MRM),离子化方式：电喷雾离子源(electrospray ionization, ESI),喷雾电压：-4 500 V,去簇电压：-70 V,碰撞电压：-30 V,离子源温度：600 ℃,气帘气：20 L·min-1,雾化气：60 L·min-1,辅助雾化气：60 L·min-1。用于定量分析的离子对：m/z 177.0→161.0(丙泊酚)、m/z 149.1→106.8(麝香草酚)。

样本处理加入丙泊酚工作溶液50 μL或者50%甲醇-水溶液50 μL到血浆200 μL中，加入内标工作溶液50 μL,涡旋，混匀。加入乙腈400 μL用于沉淀蛋白，涡旋30 s混匀，以1.3×104 r·min-1离心10 min后，吸取上清液，进样。

5 基因多态性检测[8]8]

用sanger测序技术对代谢酶基因多态性进行检测，包括尿苷二磷酸葡萄糖醛酸转移酶1A9(uridine disphosphate glucuronosyltransferase 1A9, UGT1A9) I399 C>T、UGT1A9-118(dT)9>10、UGT1A9-1818T>C、UGT1A9-689A>C、UGT1A9-441C>T、UGT1A9-1887T>G、细胞色素P450 2B6 (cytochrome P450 2B6, CYP2B6) 516G>T、CYP2B6 785A>G、CYP2B6 64C>T、CYP2C9 1075A>C总共10个位点。

聚合酶链反应(polymerase chain reaction, PCR)所需组分及用量分别为2×Hieff PCR Master Mix 12.5 μL、正向引物1 μL、反向引物1 μL、DNA模板1 μL、ddH2O 9.5 μL;PCR反应条件：94 ℃预变性5 min, 94 ℃变性30 s, 60 ℃退火30 s, 72 ℃延伸20 s, 72 ℃终延伸10 min, 对PCR扩增产物进行电泳检测，以正向和反向引物进行测序。

6 丙泊酚群体模型构建[11,12]11-12]

6.1 结构模型

首先对所测得的血浆药物浓度数据作浓度对数值-时间图进行分析，并通过查阅文献，选择用二室或三室结构模型进行考察。

6.2 残差模型

在PPK研究中，残差模型可分为个体间和个体内的残差。在本研究中，个体间残差模型选择指数模型，而个体内残差模型则考察加和型、比例型、混合型，分别将二房室、三房室结构与上述3种个体内残差模型进行搭配，根据模型评价指标赤池信息准则(Akaike information criterion, AIC)和贝叶斯信息准则(Bayesian information criterion, BIC)值的大小，选择三房室比例模型作为基础模型。

6.3 协变量模型

本研究将收集到受试者的人口统计学资料、基因分型结构、临床检查数据进行分析。协变量的纳入分为前向纳入和逆向剔除2个步骤。

6.3.1 前向纳入

设置检验水准(α=0.05),每轮协变量的纳入应该使得模型目标函数值(objective function value, OFV)下降高于3.84,表示P<0.05,满足该条件者暂时保留在模型中。反之，则不纳入该协变量。

6.3.2 逆向剔除

逆向过程一般较前向过程的要求更加严格，设置检验水准(α=0.01),若将原保留在模型中的某个协变量剔除后，模型的目标函数值上升高于6.64,表示P<0.01,则将该协变量继续保留在模型中。否则，将协变量从原模型中剔除。

6.4 最终模型参数求算

选择协变量纳入后，使得模型目标函数值最小的筛选步骤作为最终模型，用基于最小二乘法的一阶条件估计方法对药代动力学参数中央室清除率(central compartment clearance rate, CL)、浅外周室清除率(shallow peripheral compartment clearance rate, Q2)、深外周室清除率(deep peripheral compartment clearance rate, Q3)、中央室分布容积(central compartment volume of distribution, V)、浅外周室分布容积(shallow peri-pheral compartment volume of distribution, V2)、深外周室分布容积(deep peripheral compartment volume of distribution, V3)进行计算。

6.5 模型评价

用拟合优度图(goodness of fit, GOF)、可视化预测检验(visual predictive check, VPC)、自举法(Bootstrap)对模型预测的准确度、稳定性进行评判。

7 统计学处理

用Phoenix NLME 8.3软件进行药代动力学参数的计算，构建丙泊酚PPK模型。

二、结果

1 一般资料

共纳入30例受试者总共425个浓度点，无低于检测下限的浓度值，患者的一般资料，见表1;患者的基因型信息，见表2。

表1 患者的一般资料

表2 患者基因型信息

2 最终模型结果

结果显示患者的体质量对CL和表观分布容积有显著性影响，CL=1.71×(Weight/65.6)1.08 L·min-1,Q2=1.31 L·min-1,Q3=1.51 L·min-1,V=5.92×(Weight/65.6)1.20L,V2=19.86 L,V3=99.06 L。

2.1 最终模型拟合优度评价

分别以模型分析所得的群体预测值(population prediction, PRED)、个体预测值(individual predictive value, IPRED)为横坐标，个体实测值(dependent variable, DV)为纵坐标作散点图，从图中看出浓度实测圆点均匀紧密地分布在y=x直线的周围，说明预测值和实测值之间较为接近，拟合良好。结果见图1。

分别以PRED和时间为横坐标，以条件加权残差(conditional weighted residuals, CWRES)为纵坐标作散点图，从图中可看出，残差点绝大多数位于y=±2,残差均值线基本与y=0重合，说明预测残差较小，拟合较好。结果见图2。

2.2 VPC

本方法是通过蒙特卡洛模拟得到1 000个虚拟数据集对最终模型进行评价。结果见图3,实线代表根据研究数据集得到的观测值第5、第50、第95百分位数值。虚线则是根据模拟数据集得到的预测值第5、第50、第95百分位数值，而3个阴影区域阴影部分代表预测分位数95%置信区间。从图中观察到，观测值线大部分位于其对应预测分位数的95%置信区间内，说明最终模型具有良好的预测性能。

图1 最终模型丙泊酚血药浓度的实测值对群体预测值(A)、个体预测值(B)的散点图

图2 条件加权残差对预测值(A)和时间(B)散点图

2.3 Bootstrap分析

Bootstrap分析用的是有放回的重复抽样方式，本分析中模型成功抽样运行分析1 000次，稳健性较好。所得药代动力学参数结果与最终模型的参数相比较为接近。符合Bootstrap结果的95%置信区间包含了最终模型参数的要求。结果见表3。

图3 可视化检验分析图

表3 自举法(Bootstrap)及与最终模型比较结果

三、讨论

本研究用PPK的方法，以择期进行腹部全麻手术患者为分析对象，构建了丙泊酚PPK模型，研究结果显示，体质量是影响CL和表观分布容积的关键变量，因此纳入到最终模型的构建。所得最终模型用拟合优度图、直观可视化预测检验、自举法对预测性能进行评价，结果显示模型预测具有良好的准确性和稳定性。

体质量与参数的正相关关系在一些文献中也有所体现，但是由于分析方法及研究人群的差异，所得结果不尽相同。ELEVELD等[13]报道体质量对参数V、V2、CL有影响，所得到的参数V、V2、V3、Q2、Q3的群体典型值分别6.25 L、25.5 L、273 L、1.75 L·min-1、1.11 L·min-1,男性的CL为1.79 L·min-1,女性为2.1 L·min-1。YE等[14]在健康志愿者中虽未观察到体质量对CL或V的影响，但发现可以协变量解释Q3的部分个体间变异，相关参数CL、Q2、Q3、V、V2结果分别为1.28 L·min-1、0.819 L·min-1、0.405 L·min-1、10.1 L、36.0 L及272 L。本课题组前期在健康人和骨科患者的研究中，也观察到体质量对于药代动力学参数CL的影响，计算得CL、Q2、Q3、V、V2、V3结果分别为0.631 L·h-1、0.885 L·h-1、0.925 L·h-1、4.08 L、6.77 L、77.6 L[15]。在不同的研究模型中，所得药代动力学参数结果存在差异，临床应用时应依据患者具体情况，挑选更为合适的模型进行参考。

参考文献:

[1]毛佳琛,王洁,沈晓平,等.七氟烷或丙泊酚复合瑞芬太尼在胆囊切除患者中麻醉效果的对比研究[J].中国临床药理学杂志,2022,38(15):1743-1746.

[2]曾友捷,房超,陈明华,等.丙泊酚代谢相关酶基因多态性的研究进展[J].医学临床研究,2021,38(1):9-12.

[3]陈广民,郭雷,李恩有.丙泊酚靶控输注准确性的研究进展[J].中国现代应用药学,2020,37(19):2428-2432.

[4]陈广民,郭雷,李恩有.丙泊酚药动学及其靶控输注模型的研究进展[J].现代药物与临床,2020,35(2):387-392.

[5]顾庆玲,黄民,李嘉丽.丙泊酚药物不良反应潜在机制的研究现状[J].中国临床药理学杂志,2023,39(12):1815-1819.

[8]古安城,曹婉雯,张建萍,等.CYP2B6*6基因多态性对中国健康受试者单次注射丙泊酚的药代动力学和药效学影响[J].中国临床药理学杂志,2018,34(9):1052-1055.

[15]古安城,许重远,曹婉雯,等.丙泊酚注射液在中国成年人中的群体药代动力学研究[J].中国临床药理学杂志,2020,36(2):189-192.

基金资助:南方医科大学南方医院临床研究专项基金资助项目(2019CR015);

文章来源:金霞,古安城,袁福淼,等.丙泊酚注射液在成年全麻患者中的群体药代动力学研究[J].中国临床药理学杂志,2024,40(14):2124-2128.