治疗药物监测技术质量保证的发展状况*

朱婷婷，芮建中，周国华

南京军区南京总医院药理科，南京　210002

治疗药物监测技术质量保证的发展状况*

朱婷婷，芮建中**，周国华

南京军区南京总医院药理科，南京210002

摘要本文综述治疗药物监测（TDM）实施的三个阶段，即分析前、分析中和分析后的主要技术质量要求。在分析前阶段，需要在特定的时间窗采集而获得有效的生物样本；在分析阶段，分析方法要经过确证，还需评估可能的干扰物质；在分析后阶段，目标是最终的TDM报告，应包括正确的结果解释以及有益的建议。

关键词治疗药物监测；分析前阶段；分析中阶段；分析后阶段；技术；质量保证

为了保证技术质量和医疗安全，进一步提高医生和患者的满意度，越来越多的治疗药物监测（TDM）实验室执行质量管理体系。国际标准化组织的实验室认证（ISO 9000系列）是行之有效的改进质量保证的管理模式。本文综述了TDM实施的不同阶段，即分析前、分析中和分析后的主要技术质量要求。

1　分析前阶段

TDM是多学科交叉的临床药学技术服务工作。准确而有临床意义的药物浓度必须通过临床化学家、药剂师、医生和护士之间的合作得到，良好的沟通机制才能保证TDM达到更佳的效果[1]。实验室的监测报告是患者病历的一部分，因此，对结果解释时，一些确切的临床治疗信息也是必不可少的。其中包括：病人的人口统计资料、监测指征、样品采集的日期和时间、最后一次给药的时间、给药方案（剂量、给药间隔和疗程、给药途径和剂型）、合并用药和疾病状况等。

1.1采血时间

在整个给药间隔内血药浓度会不断变化，所以，为了保证恰当的结果解释，必须了解患者从给药到采血之间的准确时间。若观察当前给药方案的稳态药物浓度，特别是长半衰期的药物，血液样品应该在至少5个半衰期后采集。药物剂量改变后，应依据药物的半衰期确定优化的血样采集时间间隔。对于大多数口服给药，当监测的血药浓度用于疗效评估，且期望治疗浓度在最小范围内波动时，一般在谷浓度时间点采样，即样品在下次给药前即刻采集。相反，当怀疑药物中毒时，峰浓度采样是优选方式。长半衰期药物的血样允许在下次给药前的30～60 min时间窗内采集，但是对于短半衰期的药物，即使30 min也可能引入10%～15%的误差，例如氨基糖苷类和咖啡因，最好在下次给药前的15 min内采样。常规剂量方案使用抗生素时，谷浓度和峰浓度的采样都是需要的，当氨基糖苷类抗生素每天给药一次时，仅需峰浓度的采样。可不必在下次给药前谷浓度采样的药物，如地高辛、锂和三环类抗抑郁药，都是长半衰期药物。

对于免疫抑制类药物，监测服药后2 h的环孢素浓度（C2）而不是单纯谷浓度（C0），在药物总暴露、急性排斥反应的预测中相关性更好。一些研究报道用服药后4 h或6 h时间点的他克莫司浓度（C4或C6）评估药时曲线下面积（AUC），获得良好结果[2-3]。对于抗逆转录病毒药物，采集单一谷浓度血样（在给药间隔结束时获得）是不精确的，却是最容易获得的。另一种方法是在给药间隔内监测一个随机的血浆浓度，并且使用群体药代动力学（pop-PK）模型估算谷浓度或总的药物暴露度。表1列出临床常用监测药物达到稳态浓度的时间及推荐的采样时间。

1.2推荐的标本

大多数TDM实验室优先选用无凝胶的试管收集血清标本。塑料凝胶隔离和血清分离管（SST）应该避免用于收集TDM标本，因为已经发现它们会吸附许多药物或取代一些药物与蛋白位点结合，在抗抑郁药和苯二氮艹卓类药物以及游离药物浓度监测时，这是至关重要的。而新的SSTⅡ型试管则适合TDM使用。草酸盐和枸橼酸盐的血浆标本不推荐用于监测抗惊厥药物，并且肝素锂的血浆标本应尽量避免用于监测锂。肝素血浆是监测抗逆转录病毒药物最常用的标本。对于环孢素、他克莫司、西罗莫司和依维莫司的监测，这些药物都集中在红细胞且血浆浓度很低，乙二胺四乙酸（EDTA）抗凝全血是推荐的标本类型。EDTA血浆是监测霉酚酸（MPA）【4]的推荐标本。

表1　临床常用监测药物达到稳态浓度的时间及推荐的采样时间

1.3样品稳定性

在一般情况下，待监测样本应尽快测定，否则应冷藏或冷冻，这是氨基糖苷类抗生素监测的关键环节。众所周知，当β-内酰胺类和氨基糖苷类抗生素合用时，氨基糖苷类浓度显著降低。因此，血清样品必须立即进行分析，如果测定延迟则需要冷冻保存。当静脉注射霉酚酸酯时监测MPA，样品应立即放置在冰浴中，且在30 min内完成血浆分离，因为在室温下前药会快速水解。相反，用于监测锂的血清样品在室温下是长时间稳定的，而抗抑郁药的血清/血浆在室温中稳定时间至少为24 h。

1.4游离药物监测的临床应用

治疗药物与血浆蛋白的结合率＞80%是游离药物监测的遴选标准。抗逆转录病毒药物（茚地那韦除外）与α1酸性糖蛋白有很强的结合能力（＞90%），因此，须关注抗逆转录病毒药物的血浆游离浓度。免疫抑制药物与血清脂蛋白结合；抗惊厥药物（如苯妥英钠、卡马西平和丙戊酸）与白蛋白结合率高；尽管文献中有游离药物测定的临床应用报道，但是，在临床实验室中游离药物浓度的监测是非常复杂和不常进行的。而对于游离地高辛浓度的监测，虽然地高辛的蛋白结合率仅为25%，当监测用抗地高辛抗体的抗原结合片段（Fab）治疗地高辛过量的有效性时，却是非常有意义的。

在临床实验室中常用于游离浓度监测的方法，主要包括平衡透析法、超滤法、超速离心法。最近，固相微萃取（SPME）已经成为一个比较有前景的方法，因为该法快速又简单，仅需要很小体积的样品。此外，这种技术可以用高效液相色谱法（HPLC）、气相色谱（GC）结合串联质谱仪，提供一个完全自动化的分析系统。超滤法不仅是所有蛋白结合率测定方法中最简便和快捷的，也是游离药物浓度常规监测中使用最广泛的方法。温度控制是分离过程中关键的一步，因为蛋白质结合依赖于温度。超滤通常在25℃和高速离心条件下完成，待超滤的样品应冷藏，并在处理前取出，放置到室温后再进行。

2　分析阶段

2.1分析方法

随着快速、灵敏和特异的分析技术的革新，不断推动TDM分析方法的发展，为个体化给药方案设计提供重现性好且准确可靠的临床实验数据。

GC法的缺陷在于某些药物分析前需要预先衍生化，以确保分析物具有必备的可挥发性。HPLC法对样品前处理的简便性以及自身所具备的通用性、灵敏性、特异性等特点，使它成为较GC更为实用的方法。HPLC或GC与质谱相结合（HPLC-MS/MS、GC-MS/MS），彻底改变了TDM的分析方法。例如，HPLC-MS/MS用于测定免疫抑制剂、抗逆转录病毒和抗真菌的药物浓度[5-6]，因为这种技术可同时测定一个样本中的多种药物，还能分别测定代谢产物和原形药物。当然，GC和HPLC还是目前常用的规范和标准的TDM分析方法。离子选择电极法已成为锂离子测定的主要技术。放免法（RIA）是一种高灵敏度技术，能够检测ng·mL-1的药物，因其复杂性，不适合常规的TDM实验室。相反，非同位素免疫分析法广泛用于常规药物监测，因为容易实现自动化，缩短了检测样品的批次周转时间。与GC/HPLCMS不同，免疫法的主要缺陷是特异性不足，代谢物、前药或结构相近化合物会导致交叉反应而影响测定结果。近年来，化学发光法的应用也使TDM有了更多可选择的常规监测技术[7]。

TDM实验室操作标准的指南一般建议可达到的分析精密度不能高于给药方案要求的水平。依照临床实验室改进修正案（CLIA-88）规范要求，地高辛、锂、乙琥胺、苯巴比妥和卡马西平的日间精密度是≤7%，扑米酮、奎尼丁、妥布霉素、庆大霉素、苯妥英钠、茶碱、普鲁卡因胺和丙戊酸则是≤8%。

2.2分析阶段的干扰物质

已经证明存在许多物质干扰TDM的测定。这种干扰特性既与干扰物质的光谱特征有关，也与干扰物和分析物的化学或物理的相互作用有关，并可能导致正偏差或负偏差。例如，血红蛋白（＞20 μg· mL-1）是检测中常遇到的干扰物质之一，而胆红素（＞171 μmol·L-1）会干扰对乙酰氨基酚和万古霉素的测定。血浆脂质引起的混浊度会干扰比浊法、分光光度法和色谱法的测定，可以通过超速离心排除。

低和高蛋白血症可能干扰特定免疫测定法的分析物与抗体的结合。因长时间的冷冻或反复冻融，血浆样本中产生的纤维蛋白沉淀可能妨碍自动分析仪探针的取样，导致结果的不正确。免疫球蛋白（IgM）在对乙酰氨基酚的测定中导致结果偏低。免疫分析法特别容易受到内源性抗体的干扰，竞争性免疫法与夹心免疫法相比受干扰少。在地高辛的免疫法分析中报道了由嗜异性抗体引起的假阳性结果，也知道内源性物质具有地高辛样的免疫交叉反应。在TDM测定中，另一个潜在的干扰是分子结构相近的化合物交叉反应性。这种现象在前体药物、代谢物、其他药物和草药中出现。

磷苯妥英钠和霉酚酸酯是前药干扰的两个例子。在苯妥英和MPA监测中，代谢物引起的干扰问题在肝功能异常或肾功能不全时，因药物代谢产物累积过多而加重。由于几个药物在结构上的相似性，中草药化合物可能通过交叉反应影响测量结果。免疫法测定地高辛时，受分子结构相近的物质干扰[8]。在荧光偏振免疫法（FPIA）和微粒子酶免疫分析法（MEIA）测定中，地高辛的交叉反应常由服用中草药、夹竹桃或人参引起，其中分别含有蟾蜍灵、夹竹桃苷或whitapherin-A。最常见的干扰物情况归纳于表2。

药物浓度低于检测限可能表明样本标识错误、分析误差或样品中存在干扰物。因此，如果无法找出阴性结果的原因，建议进行排除干扰物质存在的回收率试验。相反，达到毒性药物浓度（见表3），应立即向临床医生报告。此外，由于过量的潜在后果，三环类抗抑郁药和锂的浓度应在1 h内尽快报告。

TDM测定需进行严密的室内质控，至少采用药物治疗浓度范围内的两个质控样品。指南推荐的每个质控浓度测定的日间变异系数在5%～10%，且不超过15%。为了进一步验证TDM分析方法的准确性，实验室应参与外部的能力验证（室间质评），CLIA规定合格的结果是至少80%的被分析物达标。

3　分析后阶段

分析后阶段的最终目的是报告的生成，其中应包括测定的浓度、应用的分析技术、药物的治疗浓度范围和结果解释，可能还包括建议或忠告。TDM报告应尽快用于临床判读，提醒临床医生可能存在的毒性风险或预示剂量不足。治疗浓度范围通常是文献报道的相对小样本群体的前瞻性临床研究结果，其结果在实验室之间也有差异。对不同群体的治疗浓度范围不同，对特殊的病人应设定个体目标浓度。

3.1个体差异

药物的吸收、分布（蛋白结合）和清除（代谢和肾排泄）因年龄而改变，尤其是在新生儿。为了维持治疗浓度，与健康成年人比，儿童可能需要更频繁和更大折算剂量的用药。老年人的药物治疗倾向于按健康状况而相应调整方案，因为随着年龄老化，肾小球滤过率将下降，肌肉量和脂肪组织相对于总体重的比例改变，依赖年龄的细胞色素P450（CYP）3A相关底物的代谢清除率也改变。

妊娠可能导致某些药物血浆浓度的变化，由于血浆量的增加和蛋白结合率的变化，改变了药物的分布容积，增加原形药物的肾排泄，以及增加由CYP450同功酶（CYP3A4、CYP2D6和CYP2C9等）和尿苷二磷酸葡萄糖醛酸转移酶（UGT）同功酶（UGT1A4和UGT2B7等）催化的药物代谢[9]。在怀孕期间，为避免疗效降低，主要由这些同功酶代谢的药物剂量应该增加。相反，CYP1A2和CYP2C19活性在妊娠期降低，因此为了减少潜在毒性，相关代谢的药物剂量应降低。

表2　常规监测药物分析测定的干扰物

肥胖者的生理变化可能对药物处置有显著影响，也需要被考虑。增加α-酸性糖蛋白或减少白蛋白浓度的各种生理病理状况，可能导致药物游离分数的变化，此时应强调监测游离药物浓度的临床意义。药物效应个体差异部分是由遗传因素（主要是遗传多态性）引起的。遗传药理学的基因检测在临床实践中的应用，已改进了基于分子遗传特征的个体化药物效应的预测。对效应难以定量评估的药物实施个性化用药，经典的TDM与PK相关基因分型的结合，是一种很有前途的方法[10]。

3.2药代动力学的相互作用

在分析后阶段，需考虑的一个很重要方面是PK相互作用。PK相互作用的影响因素包括：血浆蛋白结合药物的取代、诱导或抑制肝脏和肠道药物代谢酶活性相关（例如CYP450），以及药物转运体的变化（如P-糖蛋白，P-gp）。作为药物吸收、分布、代谢和排泄的变化结果，这些相互作用可产生血药浓度的改变。相互作用最终的临床重要性取决于药物的治疗指数、抑制或诱导作用的大小、病人的临床状况。药物代谢的诱导或抑制在过渡时期是非常重要的，即当诱导剂或抑制剂合用开始或停止，或剂量改变时。酶抑制剂通常产生快速反应，而酶诱导需要更长的时间才引起相关的PK相互作用。

PK相互作用可在药物与其他药物、草药、食物、酒精或烟草之间发生。文献中一些临床治疗的药物相互作用已有描述。对于抗癫痫、抗菌、抗病毒、抗抑郁、抗精神病、抗凝、免疫抑制和抗肿瘤的药物，药物相互作用是常见的影响PK的因素。发达国家中三分之一的成年人使用不需处方的草药，并经常与治疗药物联合应用。患者通常不透露他们的消费情况给临床医生，因为草药产品被认为是自然的和无害的。草药产品中含有大量的生物活性成分，在药理效应及PK相互作用方面体现不同程度的影响。大多数草药与药物相互作用的临床试验价值是有限的，因为它们是基于个案报告和少量病例组。贯叶连翘（圣约翰麦汁）[11]，用作抗抑郁草药，已被证明与许多药物有相互作用。圣约翰麦汁和药物之间的相互作用还取决于药理活性成分（贯叶金丝桃素和金丝桃素）的浓度。据推测，贯叶金丝桃素诱导CYP3A4和CYP2B6。此外，金丝桃素可以调节P-糖蛋白。其他报道的相互作用是由银杏叶、人参、大蒜素、水飞蓟、胡椒和西伯利亚人参所引起。表4总结了常见的草药与药物的相互作用。

表3　常用治疗监测药物的毒性浓度参考值

特殊的食物、饮食习惯和食物烹饪方法可能在血药浓度或治疗效应上引起意想不到的改变。一些食物成分体现了诱导或抑制药物代谢酶的作用。在这方面，明确的是十字花科蔬菜含有能促进氧化代谢的苯并吡咯（吲哚）。而葡萄柚汁含有的多种黄酮类化合物和呋喃香豆素衍生物对CYP3A4有抑制作用。高蛋白饮食与人类氧化代谢增加有关，而高碳水化合物饮食似乎有相反的效果。饮食中含碳烤牛肉以及吸烟，已被证明可以提高氧化代谢并且是CYP1A1及CYP1A2的强诱导剂。

表4　已报道的常见草药与药物的相互作用

酒精对药物代谢的影响可能取决于饮用量的不同，急性使用能够抑制药物代谢，导致血清中阿米替林、地西泮、苯妥英和华法林浓度的增加。长期使用则增加微粒体药物代谢酶的活性，导致血清中苯妥英和华法林浓度的降低。此外，饮酒还可促进对乙酰氨基酚的肝毒性。

3.3预测技术

为了优化并使个体化给药方案达到预期的目标，多种给药剂量的预测技术可用于临床药物治疗。这些技术使用不同的PK群体模型，且包括为变异性做出重要贡献的群体（如妇女、少数民族、并发症患者、老人和儿童），来估算给药后患者的群体参数。Pop-PK参数与Bayesian反馈技术结合已成功地应用于个体参数预测，并且已经开发了多个软件程序来实现这些目的[15]。

氨基糖苷类抗生素TDM的成本效益比，已经得到很好的表征，且被作为抗癫痫药物、地高辛、精神病类药物、免疫抑制剂、人类免疫缺陷病毒（HIV）药物和化疗药物的药学监护标准。TDM的临床意义与PK解释密切相关。TDM工作若只提供检测结果却没有恰当的解释和用药建议，等于付出了昂贵费用并未获得最大的临床效益。

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* *通讯作者芮建中，男，副主任药师，研究方向：治疗药物监测，群体药代动力学E-mail:ruijianzhong@126.com

中图分类号R917

文献标志码A

文章编号1673-7806（2014）05-427-06

*基金项目江苏省第七批“六大人才高峰”资助项目（2010WSN-204）

作者简介朱婷婷，女，药师E-mail:zhutingting00790@126.com

收稿日期2014-04-29修回日期2014-05-15

Technique and Quality Assurance of Therapeutic Drug Monitoring*

ZHU Ting-ting,RUI Jian-zhong**,ZHOU Guo-hua
Department of Pharmacology,General Hospital of Nanjing Military Command,Nanjing 210002

ABSTRACTThe article reviews the technique and quality assurance of therapeutic drug monitoring (TDM)in pre-analytical,analytical and post-analytical phases.In the pre-analytical phase,it is necessary to acquire a valid specimen collected at the specific time window.In the analytical phase,the analytical methods should be validated,assessing possible interfering substances is also necessary.The objective of the post-analytical phase is the final report,which should include correct interpretation as well as possible advice.

KEY WORDSTherapeutic drug monitoring;Pre-analytical phase;Analytical phase;Post-analytical phase; Technique;Quality assurance