全面QT／QTc研究方法在喹诺酮类抗菌药物中研究的进展

曹国英， 张 菁， 奚悦文

全面QT／QTc研究方法在喹诺酮类抗菌药物中研究的进展

曹国英， 张 菁， 奚悦文*

喹诺酮类； QTc延长； 心脏毒性

近年来新药的研发费用越来越高，风险越来越大。因此如何及早发现新药研发过程中的不利因素，合理评估药物的研发前景对药物研发十分重要。其中药物引发的心电图QT间期延长，虽然发生率不高，但潜在危险性大，心电复极化延长可潜在增加室性心律失常的风险，严重时甚至可引起尖端扭转型室性心动过速（torsades de pointes ventricular heartbeat tachycardia，TdP）。TdP是介于室性心动过速与心室颤动之间的一种特殊类型的恶性心律失常，易致猝死［1］。国内外对此问题已达成基本共识，因此新药研发过程中的及时发现和综合评估对加强致QT间期延长药物的认识和管理就显得尤为重要。美国食品药品监督管理局（Food and Drug Administration，FDA）为此于2002年11月发布了非抗心律失常药潜在致QT／QTc间期延长和致心律失常的临床前评价和临床评价两个指导原则的讨论稿［2］。

在抗菌药物中，QT间期延长可发生于大环内酯类（如克拉霉素、红霉素）、酮内酯类（如泰利霉素）和氟喹诺酮类（如：环丙沙星、左氧氟沙星、莫西沙星、氧氟沙星、司帕沙星）。临床上已经观察到与氟喹诺酮类抗菌药物相关的Td P个案，发生率自高至低依次为司帕沙星、格帕沙星、加替沙星、左氧氟沙星、氧氟沙星、环丙沙星。格帕沙星上市不久，因发生7例严重的心脏毒性致死事件（其中3例为Td P）而撤出市场。司帕沙星也因类似原因及光敏反应影响其在部分国家的使用［3］。

2005年5月，人用药品注册技术要求国际协调会（International Conference on Harmonization of Technical Requirements for Registration of Pharmaceuticals for Human Use，ICH）的S7B和E14专家工作组，发布了关于药物延长心脏复极化研究的指导原则［4-5］。现就全面QT／QTc研究方法在喹诺酮类抗菌药物中研究进展作一综述，探讨新药研发中QT评价的重要性。

一、全面QT／QTc研究方法及结果解析

ICH-E14指南提出了全面QT／QTc研究（Thorough QT／QTc Study，TQT／QTc）的概念。该研究是指在药物的临床试验初期，通过对受试者所有心电图变化作出全面的观察和描述，测量QT／QTc间期延长情况，明确该药物是否对心脏复极存在影响，以及影响的程度，判断其引发恶性心律失常的风险，并为决定药物是否进入下一步研发提供数据支持。

（一）试验设计 由于影响QT／QTc的因素很多，为了控制潜在偏倚的产生，一个典型TQT试验设计至少应包括4组：阴性对照（安慰剂）、阳性对照、治疗剂量和超治疗剂量；并在试验设计中采用随机、盲法、交叉或平行研究等方法［6］。

对于受试者整体，交叉试验所需的受试者数量较少，且可作自身对照，能够减少个体间变异。对于受试者个体，交叉试验可以更好地校正心率数据。但该方法研究周期较长，存在受试者退出试验而使整体结果失效的风险。因而对于半衰期较长的药物、多剂量或多治疗组的比较时，建议选择平行试验研究［4-5］。

设立阳性对照组，可以建立试验的灵敏度，从而大幅提高研究的可信度。与基线QT／QTc间期相比，阳性对照应该能够使平均QT／QTc延长5 ms，最大延长作用大于10 ms（95%单侧置信区间的上限）。亦即需要通过检测阳性对照证明，此项研究具有能够检测QTc延长5 ms以上的灵敏度。目前最常用的阳性对照药物是莫西沙星［7］。阴性对照（安慰剂对照）主要用于检测由于受试者自身变异导致的QT间期的昼夜和日均变异。因此，一种新药引起的相对于基线的QT／QTc改变值（△QTc），是通过与安慰剂组的时间匹配的对比，并采用恰当的统计模型进行校正，获得“安慰剂校正的相对于基线的QTc改变值（△△QTc）”［8］。超治疗剂量组，通常用来模拟肝功能衰竭或肾衰竭或合并应用抑制研究药物代谢的药物等情况，通常其剂量为治疗剂量的2～6倍。确切的剂量应根据受试者最大耐受剂量选择［6］。

（二）心电图数据的采集和测量 目前在TQT研究中，数据采集主要应用常规12导联体表心电图，关于能否采用动态心电图技术，还存在争议［9］。TQT研究中，采集心电图的时间点应取决于研究药物及其代谢产物的药动学特性。由于药物血浆峰值浓度并不总是与药物对QT／QTc间期的峰值作用相一致，因此心电图采集时间除应尽量接近血药峰浓度的时间点外，尚需在峰值浓度过后继续记录心电图，以研究药物及其代谢产物对心脏复极的峰值和延迟效应。

TQT研究中，心电图的记录主要采用常规12导联体表心电图。最好采用500 Hz或1 000 Hz高采样率的数字式心电图机可以保证测量的精度，心电图机需定期校正维护并将相关文件存档。在多中心临床试验中，需统一培训心电图技师，使他们在皮肤准备、电极位置及患者体位等操作上保持一致。读图出具ECG报告者需对采集时间点、组别及受试者分组信息等保持盲态，内部及外部读图者之间的变异程度需在盲态下经第三方评估者对正常及异常数据结果进行重新评价。

（三）QT间期的校正 QT间期的长度与心率呈负相关。因此在关于心脏复极的研究中，需要对心率进行校正。QTc实际上是指心率为60次／min的QT间期。计算QTc的公式多种多样，其中最常用的是Bazett’s公式（QTcB＝QT／RR0．5）和Fridericia’s公式（QTcF＝QT／RR0．33）。这2个公式，假定QT与心率呈指数关系。在心率变化较大时，采用Bazett’s公式可能会过度校正，从而导致QT延长假阳性；而Fridericia’s公式则可能由于校正不足而导致假阴性。由于这些公式存在缺陷，因此有研究提出其他校正公式。比如Framingham公式［QTc L＝QT+0．154*（1-RR）］，其假定QT与心率呈线性关系，对研究人群的QT／RR数据，采用线性回归方法进行斜率的预测，应用此斜率可更好地校正心率对QT的影响。因此美国心脏病协会的心电图标准化和解读指南，推荐将该公式用于QT校正。此外，还有基于人群特异性研究的校正公式及基于个体特异性的校正公式（QTcI）。ICH-E14指南强调，尽管基于个体特异性的校正公式最适于TQT和早期临床研究，但所有审批申请，仍需呈交经Bazett’s和Fridericia’s公式校正的QT间期数据［4］。

（四）TQT研究结果的解析 TQT研究的阴性结果，是指给药后QT／QTc间期与基线QT／QTc间期相比，与时间匹配的药物对QT／QTc间期的最大延长作用应小于10 ms（95%单侧置信区间的上限）。该定义可以确保研究药物对QT／QTc间期的平均延长作用，不超过5 ms。如果药物对QT／QTc间期的延长作用超过上述限值，即为阳性结果。如果TQT研究的结果为阳性，则应在药物研发的后续阶段进行扩大的心电图安全性评价，并收集试验中出现的有关不良反应方面的信息。如果TQT研究的结果为阴性，则此前收集的基线和治疗周期中的心电图数据，将足以进行药物研发后续阶段的评价。

对QT／QTc间期的数据分析主要包括集中趋势分析及分类分析，这2种分析均可提供临床安全性分析的相关信息。集中趋势分析在评估一种新药对QT／QTc间期的影响时，通常应用试验组与对照组（基线校正）与时间匹配的QT／QTc间期的平均变化来分析；集中趋势分析也可分析每一例受试者药物峰浓度（Cmax）前后的QT／QTc间期变化，这种方法对分析吸收或代谢在受试者间变异较大的药物尤其重要。分类分析通常用来分析达到或超过设定的QT／QTc间期变化上限值的受试者数据。临床上重要的QT／QTc间期变化可能包括QT／QTc间期绝对值或与基线比较的差值。这2个值的上限值尚未达到共识，如上限值设定过低，则可能出现假阳性；如上限值设定过高，则可能增加假阴性的风险。因此在临床试验中，通常使用多种上限值来共同分析。QT／QTc间期绝对值延长：＞450 ms、＞480 ms或＞500 ms；与基线比较的差值：＞30 ms或＞60 ms。除集中趋势分析及分类分析外，尚有分析药物暴露量与QT／QTc间期变化的关系。

二、喹诺酮类抗菌药物中QTc研究进展

（一）莫西沙星 氟喹诺酮类抗菌药物莫西沙星可通过微弱阻滞快速激活钾离子通道而预期产生校正的QT（QTc）轻度延长。莫西沙星预期可诱导QTc变化的特点，使其成为新药I期临床试验时全面QT／QTc研究中的阳性对照药。尽管莫西沙星可引起QTc延长，但尚无证据表明莫西沙星会引起心血管事件的增加。

据德国柏林医学院心血管科Haverkamp等［10］报道的有关莫西沙星心血管安全性的最新研究结果，他们收集了莫西沙星与其他抗菌药物Ⅱ期至Ⅳ期大样本临床试验中，在不同患者群体中的心血管安全性比较。莫西沙星治疗方案为400 mg口服单药治疗或静脉序贯口服治疗。在64个临床试验中，共有21 298例患者接受口服治疗（10 613例患者服用莫西沙星，10 685例患者服用阿莫西林、阿奇霉素、左氧氟沙星等其他抗菌药物），同时有6 846例患者接受静脉序贯口服治疗（3 431例患者为接受莫西沙星组，3 415例患者为接受氨苄西林、头孢曲松、左氧氟沙星等其他抗菌药物组）。莫西沙星组和其他抗菌药物组发生与药物相关的心血管不良事件比率相当（口服组分别为6．6%和5．8%；静脉序贯口服治疗组分别为11．0%和12．0%）。口服组与静脉序贯口服治疗组发生与药物相关的心血管不良反应比率均较低，口服组中，莫西沙星组与其他抗菌药物组分别为3．2%和2．4%；静脉序贯口服治疗组中，莫西沙星组与其他抗菌药物组分别为1．4%和1．5%。在28 144例患者中，有5例患者发生与药物相关的心血管事件导致死亡，4例为其他抗菌药物组，1例为莫西沙星组。莫西沙星在QTc延长高风险患者人群（如入住ICU的社区获得性肺炎、使用呼吸机、曾有QTc间期基线延长史、女性及65岁以上）中的心血管不良事件发生率低。莫西沙星治疗后，出现预期的QTcB和QTc F小幅延长，其中口服组延长分别为6．4 ms和7．5 ms，静脉序贯口服治疗组第1天延长分别为6．1～10．1 ms和0．8～11．4 ms，第3天延长分别为4．4～6．6 ms和1．8～14．5 ms，无TdP发生。

Yan等［11］报道，由于莫西沙星通常作为全面QT／QTc研究中的阳性对照药，因此了解莫西沙星给药后的QTc变化特性对于今后确证研究药物的QTc影响非常重要。作者收集了健康志愿者中进行的20个莫西沙星药物浓度及QTc间期研究的数据，包括14个交叉研究及6个平行研究，评估了莫西沙星给药后24 h对QTcF（基于Fridericia公式计算）间期的影响。结果发现对QTc间期延长最大效应发生在达峰时间（Tmax）附近，即给药后2～4 h，交叉研究和平行研究最大效应值分别为12 ms和11 ms。因此，给药后3～5个时间点（Tmax附近）的QTc数据基本能支持莫西沙星诱导QTc间期延长的结论。

（二）左氧氟沙星和环丙沙星 Makaryus等［12］报道，氟喹诺酮类环丙沙星和左氧氟沙星导致QTc间期延长的可能性较其他氟喹诺酮类药物小。38例感染性疾病患者平均年龄（65±19）岁；女23例，男15例，服用环丙沙星或左氧氟沙星，在给药前及首剂给药后至少48 h予以12导联心电图检测，用Bazett’s校正计算公式计算QTc。结果38例患者中治疗剂量的环丙沙星和左氧氟沙星对QTc延长的最大延长作用及平均延长作用均为阴性。

Tsikouris等［13］报道在一项开放、自身交叉的临床研究中，13名健康志愿者中随机交叉接受环丙沙星500 mg，每日2次，左氧氟沙星500 mg，每日1次或莫西沙星400 mg，每日1次，连续7 d给药，清洗期1周。给药前、第1剂给药后2 h及给药7 d后予以12导联心电图检测。结果给药7 d后，莫西沙星组出现QTc间期较基线延长6 ms，而环丙沙星及左氧氟沙星组未致QTc间期延长。

Taubel等［14］为了探索左氧氟沙星对健康志愿者的QTc间期影响以及ICH-E14中有关QT／QTc最佳阳性对照药的选择，开展了一项4周期、自身交叉设计研究左氧氟沙星1 000 mg及1 500 mg、莫西沙星400 mg、安慰剂4组在健康志愿者中对QT／QTc的影响。结果莫西沙星400 mg组的平均QTcI（基于个体特异性的校正QTc）较安慰剂组延长，给药后3．5 h达最大延长时间，为13．19 ms；左氧氟沙星1 000 mg及1 500 mg组的平均QTcI也均较安慰剂组延长，给药后3．5 h达最大延长时间，分别为4．42 ms（95%置信区间2．44 ms，6．39 ms）和7．44 ms（95%置信区间5．47 ms，9．42 ms）。因此，作者提出超治疗剂量左氧氟沙星及治疗剂量莫西沙星均可作为QTc研究的阳性对照药。

Sugiyama等［15］报道，全面QT／QTc研究结果在何种程度上需要桥接尚未达到共识。他们比较了日本受试者及高加索受试者（均为健康志愿者）服用左氧氟沙星后的2个研究结果，分析了不同人种间是否存在相似的剂量-效应反应。基于Fridericia公式（QTc F）计算获得的QTc间期变化，与时间点匹配的安慰剂组获得的数据进行血药浓度-剂量分析。高加索受试者中2个给药剂量组的左氧氟沙星几何平均峰浓度呈现预期的QTc F与效应之间的关系，在日本受试者中此预期效应关系较低，但两个人种之间差异无统计学意义。此研究结果提示，高加索人可能对左氧氟沙星致QTcF变化更敏感，而年龄与性别对此无影响。

（三）新氟喹诺酮类抗菌药物JNJ-Q2 Eichenbaum等［16］报道了一种新型广谱抗MRSA氟喹诺酮类药JNJ-Q2的非临床及临床心血管安全性研究，并与莫西沙星、司帕沙星和氧氟沙星比较。采用h ERG基因转运的HEK293细胞、钠通道转运的CHO细胞、豚鼠右心房、冠脉灌注兔左室楔制标本模型、麻醉豚鼠、麻醉且有意识的狗进行了非临床体内外研究，并进行了人体内的全面QT研究。结果发现JNJ-Q2在非临床模型及人体中的QTc峰值对Tp-Te、QT、QRS和PR间期的影响趋势与非临床研究中钠、钙离子活动一致。JNJ-Q2对这些混合离子通道活动导致的QTc间期延长较莫西沙星、司帕沙星不明显。该研究也进一步证明了JNJ-Q2在导致QTc间期延长等心血管安全性方面优于莫西沙星。

三、小结

ICH-E14指南发布至今已有8年，尽管TQT研究的试验设计、研究方法及技术细节都取得了很大进展，但仍有许多方面需要完善。目前的研究焦点主要集中在心电图的采集和记录技术、QT／QTc间期的测量和校正方法等方面。相信随着方法的改进、技术的进步和经验的积累，对药物影响心脏复极的评价和预测药物引发恶性心律失常风险的准确度将不断提高，使经过检验用于临床的药物，不仅有效，而且更加安全。

ICH-E14指南提示QT／QTc研究已不仅是一般药理学研究范畴，可以作为一项特殊的药物毒性作用来考虑。随着我国药品管理的规范化和法制化进程，对这类严重危害人体健康的药物不良反应将越来越重视。由于药物研发的费用越来越大，建议药物研发单位在研制开发的初期就应对此引起高度关注，尽可能借鉴国内外经验，合理评价。氟喹诺酮类抗菌药物可能潜在引起QT间期延长，存在心血管安全性方面的隐患，因此在评价此类新药时，要综合评价其特性。如决定继续开发，最好进行早期人体TQT及广泛的量效关系研究，为临床试验提供尽可能充分的安全性资料，同时应制定详尽、严密的临床安全监测计划，限制使用人群及适应证。

［1］ 张凤琴，彭健，张克坚．对新药研发中致QTc间期延长药物的思考［J］．中国新药杂志，2004，13（3）：193-197．

［2］ Draft Consensus Guideline．Safety pharmacology studies for assessing the potential for delayed ventricular repolarization（QT Interval Prolongation）by human pharmaceuticals［EB／OL］．http：／／www．FDA．gov，2002-02-07．

［3］ Andersson MI，MacGowan AP．Development of the quinolones［J］．J Antimicrob Chemother，2003，51（Suppl 1）：1-11．

［4］ ICH Harmonized Tripartite Guideline E14．The clinical evaluation of QT／QTc interval prolongation and proarrhythmic potential for nonantiarrhythmic drugs［EB／OL］．http：／／www．fda．gov／cder／Guidance／6922fnl．htm，2005-05-12．

［5］ ICH Harmonized Tripartite Guideline S7B．Safety pharmacology assessment of the potential for delayed ventricular repolarization（QT Interval Prolongation）by human pharmaceuticals［EB／OL］．http：／／www．fda．gov／cder／Guidance／6885fnl．htm，2005-10．

［6］ 佘飞，李海燕．药物心脏安全性评估与全面QT／QTc研究［J］．中国临床药理学杂志，2011，27（3）：232-235．

［7］ Bloomfield DM，Kost JT，Ghosh K，et al．The effect of moxifloxacin on QTc and implications for the design of thorough QT studies［J］．Clin Pharmacol Ther，2008，84（4）：475-480．

［8］ Malik M，Hnatkovs K，Schmidt A，et al．Correction for QT／RR hysteresis in the assessment of drug-induced QTc changes-cardiac safety of gadobutrol［J］．Ann Noninvasive Electrocardiol，2009，14（3）：242-250．

［9］ ICH Harmonized Tripartite Guideline E14 Questions and Answers．The clinical evaluation of QT／QTc interval prolongation and proarrhythmic potential for nonantiarrhythmic drugs［EB／OL］．http：／／www．fda．gov／cder／guidance／8466fnl．pdf，2008-06-04．

［10］ Haverkamp W，Kruesmann F，Fritsch A，et al．Update on the cardiac safety of moxifloxacin［J］．Curr Drug Saf，2012，7（2）：149-163．

［11］ Yan LK，Zhang J，Ng MJ，et al．Statistical characteristics of moxifloxacin-induced QTc Effect［J］．J Biopharm Stat，2010，20（3）：497-507．

［12］ Makaryus AN，Byrns K，Makaryus MN，et al．Effect of ciprofloxacin and levofloxacin on the QT interval：is this a significant＂clinical＂event？［J］．South Med J，2006，99（1）：52-56．

［13］ Tsikouris JP，Peeters MJ，Cox CD，et al．Effects of three fluoroquinolones on QT analysis after standard treatment courses［J］．Ann Noninvasive Electrocardiol，2006，11（1）：52-56．

［14］ Taubel J，Naseem A，Harada T，et al．Levofloxacin can be used effectively as a positive control in thorough QT／QTc studies in healthy volunteers［J］．Br J Clin Pharmacol，2010，69（4）：391-400．

［15］ Sugiyama A，Nakamura Y，Nishimura S，et al．Comparison of the effects of levofloxacin on QT／QTc interval assessed in both healthy Japanese and Caucasian subjects［J］．Br J Clin Pharmacol，2012，73（3）：455-459．

［16］ Eichenbaum G，Pugsley MK，Gallacher DJ，et al．Role of mixed ion channel effects in the cardiovascular safety assessment of the novel anti-MRSA fluoroquinolone JNJ-Q2［J］．Br J Pharmacol，2012，166（5）：1694-1707．

Update of thorough QT／QTc approach and the QTc findings of quinolone antibiotics

CAO Guoying，ZHANG Jing，XI Yuewen．
（Institute of Antibiotics，Huashan Hospital，Fudan University，Key Laboratory of Clinical Pharmacology of Antibiotics，National Health and Family Planning Commission，Shanghai200040，China）

R541．7

A

1009-7708（2014）03-0263-04

2013-08-07

国家科技重大新药创制专项（2012ZX09303004-001）。

复旦大学附属华山医院抗生素研究所，国家卫生和计划生育委员会抗生素临床药理重点实验室，上海200040；*心内科。

曹国英（1976—），女，主管药师，主要从事抗感染药物临床药理研究。

张菁，E-mail：zhangj61＠fudan．edu．cn。