甘露醇右旋糖酐40在家兔体内的PK－PD模型研究

谭然然，金 青，李 冉，陈传秀，王兴娜（青岛科技大学化工学院，青岛 266042）

甘露醇右旋糖酐40在家兔体内的PK－PD模型研究

谭然然，金 青＊，李 冉，陈传秀，王兴娜（青岛科技大学化工学院，青岛 266042）

目的 研究右旋糖酐40甘露醇复方注射剂和甘露醇单方注射剂中甘露醇的药动学及药效学关系，建立其在家兔体内的PK－PD（药动－药效）模型。方法 采用气相色谱法测定血样中甘露醇的质量浓度，以规定时间内家兔排尿量作为甘露醇利尿效应指标。结果 甘露醇静注给药后其药时曲线符合二室模型，单方组和复方组均出现最大利尿效应滞后于血药质量浓度的现象，复方组药效明显高于单方组；甘露醇的药理效应和效应室质量浓度的关系符合Sigmoid－Emax模型，且该模型所得预测药效值与实测药效值接近。结论 建立的PK－PD模型预测所得甘露醇静注给药后的血药质量浓度及药理效应准确可靠，为改善临床应用提供理论依据。

PK－PD结合模型；甘露醇；Sigmoid－Emax模型；右旋糖酐40

右旋糖酐40甘露醇注射剂是根据临床实际情况自行研制的复方制剂，可用于器官的保存及降压药人代血浆的混合使用。临床实践表明：甘露醇与右旋糖酐联用时，利尿、血容量扩充等效果可靠，安全性好，未出现配伍禁忌等报道［1－2］。但在临床联合应用时，仍存在合理用药、药效滞后等问题。

近年来PK－PD模型研究仍为药学研究的一个重要方向，常见不同属性的4种类型［3］：稳态的药效学模型、直接反应模型、时间恒定与变化模型和“效应室”连接模型。其中Sheiner效应室模型［4］为“效应室”连接模型的代表，它以Sigmoid－Emax模型为主。本课题用健康家兔，研究甘露醇血药质量浓度、药理效应和效应室质量浓度的关系以及PK－PD模型。

1 仪器与材料

1.1 仪器 SW－CJ－1F超净工作台（苏州安泰空气技术有限公司）；GC－920型气相色谱仪、FID检测器（上海海欣色谱仪器有限公司），CDMC－21型色谱处理系统。

1.2 试药 复方右旋糖酐40甘露醇注射液（青岛科技大学药剂学实验室，以下简称复方注射剂）；甘露醇注射液（青岛科技大学药剂学实验室）；肝素（效价150IU·mg－1，中国惠兴生化试剂有限公司）；内标物对照品溶液（10mg·mL－1的木糖醇溶液）；磺基水杨酸配制成70g·L－1的溶液，吡啶、乙酸酐、磺基水杨酸均为分析纯。

1.3 动物 健康家兔10只，雌雄各半，体质量＞2kg，由青岛大学医学院动物中心提供。

2 方法

2.1 单方组与复方组甘露醇注射剂在家兔体内的PK和PD的研究 采用双周期交叉实验法，取健康家兔10只，随机分成2组，将家兔禁食12h后，分别先后注射甘露醇单方注射剂（20mL·kg－1）和复方注射剂（20mL·kg－1）。仰卧式将家兔固定于手术台上，使用戊巴比妥钠将家兔麻醉。采用尿道插管法测定家兔排尿量，给药前先轻压家兔膀胱使其体内存尿排尽。供试动物取血时间为给药前和给药后0.25，0.5，0.75，1，1.5，2，3，4，6，8和12h，以取血时间为中间点，测量家兔前后各1min时间段内（即2min）的排尿量，作为甘露醇利尿效应的评价指标。

2.2 血样的处理与测定 采用经肝素化处理的尖底离心管，于家兔耳缘静脉取血1mL，室温下离心10min（转速3 500r·min－1），分离得到血浆，置于－4℃冰箱中待用。取上述血浆样品0.1mL，加入0.01mL的内标物对照液、0.1mL的磺基水杨酸溶液，混匀。室温下再离心10min（转速：6 000r·min－1），以达到除蛋白的目的。另取1支干净尖底塑料离心管，加入所得上层清液，在氮气条件下吹干。加入衍生化试剂0.1mL乙酸酐（1∶1）、吡啶，振荡均匀，80℃条件下恒温反应40min，所得样品即可直接用于气相色谱法分析。

参照文献方法［5］，色谱条件为：载气为氮气，载气压力为0.8MPa，流速15mL·min－1；SGE－AC－10气相毛细管柱，采用程序升温：色谱柱初始柱温200℃，保持1min，以5℃·min－1的速率升高柱温，终止温度240℃保持20min；FID检测器温度240℃，氢气压力0.08MPa，空气压力0.05MPa；进样1μL。同一天同一批次建立一条工作曲线，同时随行3个不同质量浓度的QC（质量检测）样品，每个质量浓度3个平行样品，QC样品中测定质量浓度超出理论值的15%（低质量浓度点为20%）的样品不能超过2个，否则所测数据不可靠。

2.3 数据处理 将所得数据用Kinetica 4.4药动学软件处理，拟合结果表明，甘露醇单方组和复方组的药时曲线均较符合二房室模型，故采用该模型法计算PK参数。使用SPSS 13.0统计软件处理实验数据，双边t检验结果为t＝0.05（P＞0.05）。

3 结果与分析

3.1 单方组与复方组在家兔体内的PK和PD数据分析结果 所有血药质量浓度数据均采用Kinetica 4.4药动学软件处理，PK参数由二房室模型法求得。以Sheiner等提出的PK－PD结合模型为参考，假设药物在效应室和中央室的转运为一级过程，则血浆中药物质量浓度（Cp）与时间（t）的关系，效应室药物质量浓度（Ce）和时间（t）的关系如下：

Kle：药物由中央室向效应室转运的速率常数。应用理论公式，计算效应室质量浓度（Ce）时给Ke0一个初始。α、β、K21等PK参数由（1）式计算得，将其代入（2）式即可求出相应的效应室药物质量浓度（Ce）。

单方组和复方组所得PK与PD数据结果见表1。

表1 甘露醇注射剂单方组和复方组PD参数Tab.1 Pharmacodynamic parameters of iv prescribed Manntiol Injectiosn and compound injection

整理实验数据分别得到甘露醇注射剂单方和复方组的血药质量浓度与时间（Cp－t）、利尿效应与时间（E－t）、利尿效应与血药质量浓度（E－Cp）、利尿效应与效应室药物质量浓度（E－Ce）的关系曲线。见图1。

图1 单方组和复方组甘露醇的PK和PD数据分析A.单方组静注后Cp－t、E－t曲线；B.单方组静注后E－Cp曲线；C.单方组注射后E－Ce曲线；D.复方组注射后Cp－t、E－t曲线；E.静注复方注射剂后E－Cp曲线；F.静注复方组注射剂后E－Ce曲线Fig.1 PK and PD data analysis of mannitol after iv Mannitol Injections and Compound Mannitol InjectionsA.Cp－t，E－t curve of iv mannitol injection；B.E－Cpcurve of iv mannitol injection；C.E－Cecurve of iv mannitol injection；D.Cp－t，E－t curve of i v compound injection；E.E－Cpcurve of iv compound injection；F.E－Cecurve of iv compound injection

由图1A和图1D可见，分别静注2种甘露醇注射剂后，甘露醇的血药质量浓度均迅速下降，且呈现双指数衰减特性，单方组和复方组均出现最大利尿效应滞后于血药质量浓度的现象，甘露醇的利尿效应峰值明显滞后于血药峰值。图1B和图1E显示，随着甘露醇质量浓度递减，利尿效应沿逆时针方向上升至最大值，表现出明显的滞后环。采用PK－PD结合模型对各组的排尿量进行拟合后，由图1B和图1E可看出，去静注2种甘露醇注射剂后，均表现出E－Cp（利尿效应－血药质量浓度）的滞后关系，而这种关系在以E（利尿效应）对Ce（效应室药物质量浓度）作图后则被转变成E－Ce的正变关系（图1C、图1F），单方组和复方组中E与Ce的峰值出现时间接近，之后随着Ce的下降而下降。

3.2 单方组与复方组模型比较与分析 将甘露醇单方注射剂与复方注射剂的E－Cp关系图合并得图2，由图2可以看出，复方甘露醇注射剂组最大利尿效应Emax明显高于单方组，且复方组较单方组Emax出现时间略有提前。实验证明，将甘露醇和右旋糖酐40制成复方制剂联用后，其药理效应和甘露醇单用时相比明显提高。

图2 单方组和复方组注射后E－Cp滞后环比较Fig.2 Lag loops of E－Cpafter i v Mannitol Injections and Compound Mannitol Injections respectively

3.3 PK－PD模型的研究 依据相关理论，在效应室内药物的药理效应与其在该部位的质量浓度直接相关。选用Linear、Log－Linear、Emax、Sigmoid Emax4种药效学模型，用效应室药物质量浓度Ce代替换4种模型公式中的血药质量浓度C，引起最大效应的50%所需要的效应室质量浓度EC50代替引起最大效应的50%所需要的中央室质量浓度E50，即得（3）～（6）：

由4组模型的得到不同的药理效应E预测值，将实验所得实际数据代入模型，分别对各组数据拟合，结果见表2和表3。

表2 4种PD模型拟合结果（单方甘露醇注射剂，n＝10）Tab.2 The fitting results of the four Pharmaeodynamie models（prescribed Mannitol Injections，n＝10）

表3 4种PK模型拟合结果（复方甘露醇注射剂，n＝10）Tab.3 The fitting results of the four Pharmaeodynamie models（Compound Mannitol Injection，n＝10）

AIC和SUM值越小，r值越接近1，表明模型拟合效果越好，由表2、表3可看出，药理效应和Ce的关系较符合Sigmoid－Emax模型。将PK和PD参数代入该数学模型方程，该模型预测所得E－t曲线与实测曲线基本相吻合。见图3。

4 结论

本实验通过进行甘露醇血药质量浓度和利尿效果的同步研究，经药动学软件模拟识别后得出甘露醇的药物代谢动力学符合二室模型，甘露醇单用或与右旋糖酐40联用时均出现最大利尿效应滞后于血药质量浓度的现象，E与Cp之间存在滞后环。注射剂中甘露醇的药效E和效应室质量浓度Cp的关系符合Sigmoid－Emax模型，且该模型预测所得PK、PD数据与实测结果接近，可为改善临床应用提供理论依据。

图3 注射复方甘露醇注射剂后实测与预测E－t曲线比较Fig.3 Comparison of measured E－t curve and predicted E－t curve after iv Compound Mannitol Injections

［1］陈淑玲.复方丹参低分子右旋糖酐甘露醇联用治疗脑梗塞60例［J］.河北医学，2007，13（2）：234－236.

［2］Battersby A，Feilden R，Stoeckel P，et al.A bass strategies for safe injections［J］.Bull World Health Organ，1999，77（12）：996－998.

［3］李冉，金青.心血管系统药物的PK－PD模型研究进展［J］.西北药学杂志，2011，26（5）：387－389.

［4］Meibohm B，Derendorf H.Pharmacokinetic／pharmacodynamic studies in drug product development［J］.J Pharm Sci，2002，91（1）：18－31.

［5］李冉，金青，唐延甜.低分子右旋糖酐对甘露醇注射液在家兔体内药动学的影响［J］.西北药学杂志，2012，27（3）：248－251.

PK－PD model of dextran 40 and mannitol in rabbits

TAN Ranran，JIN Qing＊，LI Ran，CHEN Chuanxiu，WANG Xingna（College of Chemical Engineering，Qingdao University of Science and Technology，Qingdao 266042，China）

Objective To study the pharmacokinetics and pharmacodynamics of mannitol after Mannitol Injections and Compound Mannitol Injections prescribed，and to establish the PK－PD model of intravenous administration.Method The concentrations ofmannitol in plasma were detected by GC and the output urine volume was taken as indexes to analyze the diuretic effect of mannitol.Results The plasma concentration－time curves of mannitol fitted to double chamber model；The delayed effects were existed between diuretic effects and drug concentration，and pharmacological effect of drug combination was stronger than that of single drug；Relationship between efficacy and chamber concentration accorded with Sigmoid－Emaxmodel，and the predicted values of this model were close to the experimental values.Conclusion This PK－PD model could accurately predict the plasma concentration and therapeutic effects of mannitol after intravenous injection，providing reliable theory basis for improving clinical administration.

PK－PD model；mannitol；Sigmoid－Emax；dextran 40

10.3969／j.issn.1004－2407.2015.04.022

R945

A

1004－2407（2015）04－0397－04

2014－10－09）

谭然然，女，硕士研究生

＊通信作者：金青，女，副教授，硕士生导师