摘要：目的利用數(shù)學(xué)模型擬合金黃色葡萄球菌(金葡菌)在不同喹諾酮類藥物的最低抑菌濃度(minimum inhibitory concentration,MIC)倍數(shù)濃度下的生長(zhǎng)曲線,求得關(guān)鍵的藥效學(xué)參數(shù),為抗菌藥物的PK/PD研究提供支持。方法獲得3種喹諾酮類藥物-西他沙星、莫西沙星和左氧氟沙星,在不同MIC值下的細(xì)菌生長(zhǎng)曲線,利用非線性混合效應(yīng)估計(jì)(nonlinear mixed-effect estimation,NLME)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了擬合。結(jié)果所建立的模型可以對(duì)不同藥物MIC值下的生長(zhǎng)曲線進(jìn)行擬合,并可獲得主要的藥效學(xué)參數(shù),包括PK/PD指數(shù)、PK/PD靶值。結(jié)論所選擇的數(shù)學(xué)模型可以用于擬合金葡菌在不同藥物濃度下的生長(zhǎng)曲線,得到的PK/PD(AUC/MIC)靶值,且與采用其他方法所獲得的結(jié)果具有可比性。
抗菌藥物PK/PD研究在新抗菌藥物的開發(fā)、臨床合理使用方面具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值，但這些PK/PD理論多數(shù)是基于最低抑菌濃度(minimal inhibitory concentration,MIC)的數(shù)據(jù)做出的，如與療效最相關(guān)的PK/PD指數(shù)、靶值、達(dá)標(biāo)概率、折點(diǎn)等，均與MIC值有關(guān)。
MIC值是在系列固定濃度的固體或液體培養(yǎng)基上培養(yǎng)一段時(shí)間后獲得的結(jié)果，是藥物的平均作用結(jié)果，不能反映藥物作用的時(shí)間過(guò)程。另外，MIC值的精度有限，這影響了基于MIC值的精確分析。
近年來(lái)，定量藥理學(xué)技術(shù)得到迅猛發(fā)展，其理論可以更好地指導(dǎo)抗菌藥物的研究。
本文是利用建模理論，用數(shù)學(xué)模型擬合西他沙星、莫西沙星、左氧氟沙星對(duì)金葡菌的體外殺菌曲線，求得關(guān)鍵的藥效動(dòng)力學(xué)參數(shù)，以及與喹諾酮類藥物臨床效果最相關(guān)的PK/PD指數(shù)、PK/PD靶值，以反映藥物作用的情況，所獲得的結(jié)果與已有的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，探索體外PK/PD研究的價(jià)值。
1、材料和方法
1.1抗菌藥物和培養(yǎng)基
西他沙星：批號(hào)：080813，效價(jià)：92.9%，提供單位：天津漢康醫(yī)藥生物技術(shù)有限公司；莫西沙星：批號(hào)：091202，效價(jià)：95.7%，提供單位：杭州樣樣康生物技術(shù)有限公司；左氧氟沙星：批號(hào)：K-Y-L-H-M20090701，效價(jià)：86.4%，提供單位：浙江普洛康裕制藥有限公司。MH培養(yǎng)基，培養(yǎng)條件為35℃，孵育16~20h。
1.2實(shí)驗(yàn)菌株
金黃色葡萄球菌：07H071，為來(lái)自本單位臨床的分離菌。
1.3 MIC測(cè)定
采用標(biāo)準(zhǔn)平皿二倍稀釋法?？咕幬餃y(cè)定濃度范圍256~0.008mg/L。供試菌懸液用多點(diǎn)接種儀接種，每點(diǎn)接種量為104CFU。測(cè)定各抗菌藥物對(duì)各種致病菌的最低抑菌濃度。
1.4靜態(tài)殺菌曲線
在營(yíng)養(yǎng)肉湯中加入一定濃度的待測(cè)抗菌藥物及菌應(yīng)用液，使培養(yǎng)液中細(xì)菌的終濃度在(1~5)×105CFU/mL左右(對(duì)照管中不含抗生素)。取即刻1、2、4、6、8、12及24h的培養(yǎng)物，進(jìn)行菌落計(jì)數(shù)，并繪制殺菌曲線。
1.5數(shù)學(xué)建模
細(xì)菌接種到生物體系中，在無(wú)藥物存在的情況下，細(xì)菌早期會(huì)按照指數(shù)的形式生長(zhǎng)。隨著營(yíng)養(yǎng)的消耗和菌體的增加，不再按照指數(shù)形式增長(zhǎng)，逐漸進(jìn)入靜止?fàn)顟B(tài)。在此狀態(tài)下，體系會(huì)維持菌量在一定的水平。隨著時(shí)間的繼續(xù)延長(zhǎng)，菌體的死亡速度超過(guò)生長(zhǎng)速度，菌量會(huì)逐漸下降。
在實(shí)際試驗(yàn)中，因觀察時(shí)間有限，如常常觀察到24h，此時(shí)菌體達(dá)到平衡或從平衡處開始下降(死亡的速度大于生長(zhǎng)的速度)。對(duì)菌體生長(zhǎng)的描述，目前比較成功的方法是采用2室模型的方法進(jìn)行描述，其流程圖見圖1。
其假設(shè)接種的菌體分為敏感菌(S)和不敏感菌(P)，只有S菌具有生長(zhǎng)的能力，生長(zhǎng)系數(shù)為Ks，且S菌可以轉(zhuǎn)化成P菌，轉(zhuǎn)化速率常數(shù)為Ksp，同樣P菌也可以轉(zhuǎn)化成S菌，轉(zhuǎn)化系數(shù)為Kps，但一般認(rèn)為Kps為0。
另外S、P菌均按照同樣的速率死亡，其系數(shù)為Kd。藥物的作用被認(rèn)為是只作用在S菌?；谝陨夏Ｐ?，可以構(gòu)建如下的方程：
一定數(shù)量的細(xì)菌接種到體系中，細(xì)菌不是馬上進(jìn)入到對(duì)數(shù)生長(zhǎng)階段，而是存在一個(gè)滯后現(xiàn)象。
在上述方程中，接種到體系的細(xì)菌，按照比例系數(shù)F值分成兩種狀態(tài)。對(duì)于體系中的藥物濃度C，假定實(shí)驗(yàn)期間保持恒定，這對(duì)目前實(shí)驗(yàn)的3種比較穩(wěn)定的抗菌藥物基本是符合的。
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