1.6數(shù)據(jù)分析
在無藥物存在的情況下，對空白對照組的細菌生長曲線進行擬合，按照目標函數(shù)最小的優(yōu)化方式，求得最佳的F、Nmax、Kd，并將此參數(shù)在隨后的擬合中，保持不變。將不同MIC值條件下的菌量變化和空白對照組再一同進行擬合，求得各個參數(shù)。
所建立的方程(1)~(4)中，有代數(shù)方程和微分方程，無法通過常見的解微分方程組的方式進行求解，本文采用了有解微分和代數(shù)方程能力的Matlab軟件(Release 2012a,MathWorks,Natick,MA,USA)進行了數(shù)據(jù)計算，通過nlmefit()指令進行非線性混合效應(yīng)的擬合。經(jīng)過多次迭代，求得方程中各種參數(shù)的最佳值。
根據(jù)所建立的模型，模擬不同藥物濃度情況下24h時體系中細菌的存量。將藥物濃度乘以時間除以MIC值，就可獲得AUC/MIC值，以該值和體系中細菌的量作圖，就可以觀察細菌計數(shù)隨著時間的變化規(guī)律，推測PK/PD的靶值。
1.7模型驗證
采用常用的方法，如目標函數(shù)值、測定值和擬合值的一致性情況進行模型的驗證。
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2、研究結(jié)果
2.1靜態(tài)殺菌曲線
實驗中，根據(jù)菌株的MIC值，除了空白對照組外(Scinario 5)，還進行了MIC為1、2、4、8h的藥物濃度殺菌曲線研究分別對應(yīng)Scinario 1~Scinario 4，對這些殺菌曲線的情況見圖2。
2.2模型參數(shù)和PK/PD靶值
目前所建立的模型可以模擬靜態(tài)情況下的殺菌曲線，擬合圖見圖2。在該圖中，所建立的模型，可以較好地擬合3種藥物不同濃度下的殺菌曲線?；谀M曲線獲得的關(guān)鍵參數(shù)見表1。
表1中，反映藥物作用的EC50參數(shù)在3種藥物之間是有區(qū)別的，該值越小，殺菌活性越強。模擬的AUC/MIC與24h細菌計數(shù)的結(jié)果見圖3。
圖3模擬的24h后體系中細菌菌落數(shù)與3種不同喹諾酮類藥物PK/PD指數(shù)-AUC/MIC的關(guān)系
從該圖中可以看出，細菌計數(shù)值(藥效學)與AUC/MIC是直接相關(guān)的，即說明了這3個喹諾酮類藥物的PK/PD指數(shù)是AUC/MIC；另外，依據(jù)細菌的計數(shù)不再下降的情況，很容易地計算出其PK/PD靶值，其值對3種藥物而言，均在50左右。
3、討論
以往主要用感染動物的PK/PD研究，來確定抗菌藥物PK/PD指數(shù)、PK/PD靶值，這些研究方法復雜、周期長，推廣困難。本文采用非線性混合效應(yīng)模型的原理，進行了靜態(tài)體外殺菌曲線的擬合。
從獲得的結(jié)果看，所建立的模型能夠反映細菌的生長情況，由此獲得的關(guān)鍵的藥效學指標，如Emax、EC50，可以用來進行抗菌藥物作用效果的初步評價。
從本實驗中，也可以進行PK/PD指數(shù)、PK/PD靶值乃至給藥劑量的預(yù)測。在本文的結(jié)果中，3個不同藥物之間的Emax值基本相同，但EC50相差較大。
以EC50反映的活性中，西他沙星是莫西沙星的5倍，是左氧氟沙星的6.5倍，臨床劑量與體外活性的差別相一致。
在目前確定的臨床常用藥物劑量中，西他沙星為50mg，莫西沙星為400mg，左氧氟沙星為500mg。從模擬的AUC/MIC結(jié)果與細菌菌量的關(guān)系中可以看出，達到細菌計數(shù)不再下降的AUC/MIC值在50左右，且3種藥物之間差別很小。該結(jié)果與文獻報道的喹諾酮類藥物在抗革蘭陽性菌的研究中所獲得的靶值也是一致的。
以上結(jié)果說明，利用體外殺菌曲線結(jié)合建模和仿真技術(shù)，具有重要應(yīng)用價值，可以對抗菌藥物的PK/PD指數(shù)和靶值進行預(yù)測。進一步的研究，可以在該結(jié)果的基礎(chǔ)上展開；也可以對新的抗菌藥物進行PK/PD初篩，增加臨床試驗的成功率。
本實驗?zāi)Ｐ椭?，藥物濃度是按照恒定值進行計算，這與這3種藥物在溶液狀態(tài)下比較穩(wěn)定的情況是一致的。進一步的模型優(yōu)化中，可以將藥物的降解因素考慮進去。也可以模擬藥物濃度在體內(nèi)的變化，結(jié)合細菌的變化，建立動態(tài)體外PK/PD模型，從而獲得與臨床用藥更加一致的研究環(huán)境，其研究結(jié)果將更具指導意義。另外，也可以在一個濃度下，多次測試殺菌曲線，建立群體模型，加入實驗變異的影響。
本實驗作為一項探索性體外PK/PD研究，探討了殺菌曲線建模的可行性，以及其結(jié)果的預(yù)測能力。研究中，僅局限在一種臨床分離菌和3個同類作用機制藥物的比較研究。針對新的抗菌藥物，需要開展涵蓋更多臨床致病菌、多種給藥方式的全面研究。
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