多黏菌素B的药动学和药效学与肾毒性的研究进展

李 颖，邓 阳，张毕奎，3

（1.中南大学湘雅药学院，湖南 长沙410013；2.长沙市第三医院药学部，湖南 长沙410015；3.中南大学湘雅第二医院药学部，湖南 长沙410011）

多黏菌素是从芽孢杆菌中得到的带正电荷的多肽类抗生素，在最初描述的5种多黏菌素（多黏菌素A，B，C，D和E）中，只有2种应用于临床，分别是多黏菌素B和多黏菌素E（黏菌素）［1］。2018年上半年，中国细菌耐药监测网显示，肠杆菌科、大肠埃希菌和克雷伯菌属对多黏菌素B 的耐药率分别为3.5%，1.1%和1.1%；对鲍氏不动杆菌、肺炎克雷伯菌、铜绿假单胞菌感染，其与亚胺培南、美罗培南、利福平、舒巴坦、替加环素等其他类抗生素均有协同作用，表明多黏菌素B 治疗多药耐药革兰阴性菌感染有较好的前景［2］。但其肾毒性风险和特殊病理生理情况下的药动学（pharmacokinetics，PK）和药效学（pharmacodynamics，PD）相关信息仍较缺乏，如何优化该药在临床的使用，是目前所面临的突出问题。

1 多黏菌素B的药动学和药效学研究

1.1 药动学研究

1.1.1 体内分布特点

多黏菌素B 主要以硫酸盐的形式通过肠胃外、鞘内或局部给药［3］。在研究多黏菌素B分布的小鼠模型中检测出其在组织（大脑、心、肺、肝、脾、肾和骨骼肌）中分布，发现其在大脑中浓度极低，肾中浓度最高，尤其是近曲小管，并且该浓度具有剂量与时间依赖效应［4］。多黏菌素B在肾中通过内吞、巨蛋白和其他转运体介导，导致其在肾中浓度过高而产生急性肾损伤（acute kidney injury，AKI）［5］。有研究显示，胆汁中有多黏菌素B的存在，提示该药可能通过胆汁排泄［6］。然而胆汁排泄是否是其主要清除途径以及其具体清除机制需进一步研究。

1.1.2 高蛋白结合率

多黏菌素B 的体内结合率很高［7-8］。体外研究报道多黏菌素B 的蛋白结合率为92%～99%［9］。Zavascki等［10］研究发现，健康人与危重症患者体内多黏菌素B蛋白结合率不同（分别为51.2%～60.6%和79.5%～92.4%）。这一结果的产生可能与患者体内相关蛋白（α1-酸性糖蛋白，在体内主要与碱性物质结合）过表达有关，较高的蛋白结合率会导致同一剂量下不同患者体内药物暴露差距大，蛋白结合率低的患者会增加肾毒性的发生率，蛋白结合率高的可能达不到疗效，并且高蛋白结合率会使药物在患者体内清除速度比健康人更加缓慢，因此阐明不同病理生理状态下的PK和PD研究十分重要。

1.1.3 非肾清除

目前多黏菌素B的推荐剂量为1.5～2.5 mg·kg-1（每12或24 h），2～2.5 mg·kg-1作为负荷剂量，静脉滴注需＞1 h［11］。根据用药指导原则，多黏菌素B的使用需根据肾功能和体质量进行调整［12］。然而最近有研究表明，多黏菌素B 的使用可不考虑肾功能影响，因为其肾清除率只占了肌酐清除率（creatinine clearance，ClCR）的小部分（中位数9.7%），大部分多黏菌素B 被重吸收（中位数90.3%）［6，13-15］。人体试验发现，尿液中多黏菌素B 的量仅为4.04%（中位数），其肾清除只占肾小管重吸收的0.75%～27.9%［14］，充分表明多黏菌素B 的主要清除途径不是肾，因此肾功能不全患者无需进行剂量调整。此外，Thamlikitkul 等［16］研究的19 例多黏菌素B 用药患者，其中5 例肾功能正常，均给予日剂量1.5～2.5 mg·kg-1，发现肾功能正常和异常的患者的血浆浓度-时间曲线下面积（area under plasma concentration-time time，AUC）相似〔AUC 为（63.5±16.6）vs（56.0±17.5）mg·h·L-1，P=0.42〕，证实上述结果。因此，临床可不根据肾功能进行剂量调整，以避免因剂量不足导致体内药物浓度暴露降低，导致细菌耐药的产生，从而影响疗效；目前对肾功能正常，在用药后出现肾毒性的患者，如感染严重，则剂量维持不变，因为大部分肾毒性在停药后是可逆的；如感染较轻，可依据情况停药，并更换其他毒性小的药物或减少多黏菌素B 的剂量［14］。对于肾功能不全患者，剂量是否需要调整可能需要进一步研究，因为大部分文献都表明多黏菌素B是非肾清除，从而不需进行剂量的调整，但大部分的文献纳入的患者例数较少，可能在患者感染严重时不需进行剂量调整，但在患者的感染得到控制后，出于安全性的考虑，可能需进行剂量的减少或更换抗生素。

1.2 药效学指标

多黏菌素B 治疗窗狭窄，主要的药效学评价指标是0～24 h 下AUC 与最小抑菌浓度（minimum inhibitory concentration，MIC）的比值（fAUC0～24h/MIC）［17-19］，在多黏菌素B治疗肺炎克雷伯菌感染小鼠的大腿和肺部模型中证实了该结论，研究发现fAUC/MIC（R2=0.89）指数略高于fCmax/MIC（R2=0.88）和fT＞MIC（R2=0.50）的值［20］。

在最新的国际指南中将有效范围的AUC0～24h的值定为50～100 mg·h·L-1［11］，该值的上限来自于一篇荟萃（meta）分析，文章纳入19 篇文献进行分析统计，发现肾毒性的发生与多黏菌素B 暴露量的相关性存在统计学意义，并且该文献发现，在发生轻度肾毒性（ClCR降低≤25%）的患者中，≤40%患者达到稳态后的AUC0～24h为100 mg·h·L-1，基于这些发现，将多黏菌素B 目标窗口的上限估计为100 mg·h·L-1［21］。下限来自于几篇体外研究分析，在评估黏菌素对鲍氏不动杆菌和铜绿假单胞菌感染的小鼠实验中，发现在杀灭1 log10细菌下fAUC/MIC0～24h的范围分别为3.5～13.9 和6.6～10.9［19］。在评估多黏菌素B 对肺炎克雷伯菌感染的小鼠实验中，发现达到杀灭1 log10细菌下fAUC/MIC0-24h的范围为3.72～28［20］，因为多黏菌素B 与黏菌素结构相似，具有相似的药效学指标，因此取这3种细菌下fAUC/MIC0～24h的中位值10，当这3 种细菌的MIC 值为2 mg·L-1时，fAUC0～24h为20，以多黏菌素B 在人体内58%的蛋白结合率计算，则AUC0～24h为47.6 mg·h·L-1，因此该值适合于鲍氏不动杆菌、铜绿假单胞菌和肺炎克雷伯菌，且MIC≤2 mg·L-1，产生1 log10杀菌量的条件下［21］。由于目前研究很少，该数据是否适合有待进一步研究，尤其是多黏菌素B狭窄的治疗窗，治疗与毒性的剂量极度重合，因此阐明多黏菌素B 的PK与毒理学的关系十分重要。

1.3 临床PK/PD研究

关于多黏菌素B的PK/PD研究不多，一项前瞻性研究表明，患者的CL 为0.0276 L·h-1·kg-1，V 为0.0939 L·kg-1，AUC0～24h为（66.9±21.6）mg·h·L-1，稳态血浆浓度（steady-state plasma concentration，Css）为（2.79±0.90）mg·L-1，以fAUC/MIC≥20定义治疗有效进行蒙特卡洛模拟，发现给药剂量为3 mg·kg-1·d-1时，第4天有50%患者达到药效标准（此时MIC=2 mg·L-1），因此对于感染不太严重的患者（MIC≤2 mg·L-1），负荷剂量加上3 mg·kg-1·d-1可达到较好的疗效，而当MIC＞2 mg·L-1时，蒙特卡洛模拟法中几乎所有组合都未达标，表明多黏菌素B 针对于严重感染的患者，除了负荷剂量外，可能还需采用联合其他抗菌药物的方式［14］。在多黏菌素B的一篇群体PK 研究中，通过纳入52 例患者进行分析，选择二室模型进行协变量考察，发现CLCR与多黏菌素B的清除率之间以及总体质量与分布体积之间的关系微弱（R2分别为0.07 与0.05），随后该文献进行蒙塔卡洛模拟，以AUC/MIC≥50，目标获得概率（probability of target attainment，PTA）≥90%进行考察，发现在MIC≤0.5 mg·L-1时，除使用1 mg·kg-1的组别中体质量较轻的患者达不到PTA外，其余均达到了PTA；在使用负荷剂量后，所有患者的PTA均增加了，但在MIC≥2 mg·L-1时，所有组均达不到PTA。同时该研究还对有效率进行了蒙特卡洛模拟，发现在给药剂量（以mg·kg-1为单位）增加的条件下，有效率增加；给药剂量单位一样时，随患者体质量的增加有效率增加，这种趋势在未给予负荷剂量的条件下尤其突出，而随着负荷剂量的给予，这种趋势在中等体质量与肥胖患者中减弱，这突出了在体质量较轻的患者（有效率低）与体质量适合或偏重的患者给药剂量可能存在阈值，达到阈值则有效率增加，并随剂量进一步增加，该有效率变化不大［12］。在比较9 例囊性纤维化患者和53 例患者非囊性纤维化患者之间的PK 研究中，通过二室模型进行数据分析，发现前者的PK参数与后者相似，但在考察协变量时，前者中的ClCR与多黏菌素B 清除率之间存在显著相关性，与以往研究报道的结果（即多黏菌素B 在ClCR与多黏菌素B 清除率的关系微弱，无统计学意义）相反，但该文献的囊性纤维化患者数量较少，因此需进一步研究［22］。目前临床上多黏菌素B 研究的主要问题是患者例数较少，在不同人群中的研究较少，因此接下来的研究应着重于增加病例，扩大危重症的范围。

2 肾毒性的发生机制和危险因素

多黏菌素B 作为一种窄治疗窗的抗生素，目前将Css=2 mg·L-1作为治疗开始时的目标暴露水平，将AUC0～24h=50～100 mg·h·L-1作为暂定的目标治疗范围［5］。有研究表明，多黏菌素B 即使在低浓度下也会诱导肾毒性发生，因此接下来就多黏菌素B 的肾毒性机制及肾毒性的危险因素进行分析，并提出部分意见。

2.1 肾毒性的发生机制

有研究表明，多黏菌素B 诱导肾毒性的机制主要通过线粒体和死亡受体2条通路［23-24］。多黏菌素B可诱导3种与凋亡细胞死亡相关的胱天蛋白酶（胱天蛋白酶9，8和3），它们是细胞凋亡的主要介质［25］。通过2种潜在途径可激活胱天蛋白酶，即线粒体途径（内在途径）和细胞死亡受体途径（外在途径）［26］。

多黏菌素B会以时间及浓度依赖性方式增加凋亡相关因子配体（Fas ligand，FasL）的表达，使得细胞表面Fas 受体与FasL 结合从而激活胱天蛋白酶8，从而产生2 条途径，一条为胱天蛋白酶8 激活胱天蛋白酶3，引起DNA片段化，最后引起细胞死亡，即死亡受体途径；另一条为胱天蛋白酶8 激活线粒体途径，使得线粒体氧化应激增强，随后引起细胞色素c释放，从而激活胱天蛋白酶3，引起DNA片段化，最后导致细胞死亡［27-28］。然而，目前关于多黏菌素B 肾毒性发生机制及与之相关的转运蛋白（主要为巨蛋白与寡肽转运蛋白PEPT2）表达情况均不清楚，有待进一步探索［29-30］。

2.2 肾毒性危险因素

肾毒性是限制多黏菌素B 临床使用的主要因素，但多黏菌素B肾毒性发生率波动大，其原因可能有以下几点：①不同生产批号或不同生产商导致成分含量不一样［31-32］；②目前对肾毒性定义的不一致，如以“风险、损伤、失败、损失、终末期肾病”（risk，injury，failure，loss and end-stager enal disease，RIFLE）定义或以开始治疗后血清肌酐≥2倍基线血清肌酐定义；③给药剂量未标准化，大部分的给药剂量是经验性给药［33-34］。从肾毒性定义进行分析，有文献以RIFLE定义肾毒性，60%患者产生了肾毒性，当以血清肌酐加倍或需透析定义时，仅33%患者产生了肾毒性［27］。可见肾毒性定义不同，多黏菌素B 的肾毒性范围也会不同，对这些文献中肾毒性发生率进行了统计（表1），并对影响肾毒性的危险因素进行了分析，发现这些协变量包括剂量、年龄、体质量、肾毒性药物的使用和给药频率等［35-36］。

2.2.1 给药剂量与肾毒性的相关性

多黏菌素B的剂量与肾毒性的发生有很大的相关性［36，38］。临床研究发现，≥150 mg·d-1是多黏菌素B诱发AKI的危险因素［33，35］，有数据表明肾毒性的发生主要与日剂量有关，当日剂量＜150 mg时，AKI 发生率为32.0%；当剂量为150～199 mg 时，AKI 发生率为54.0%；当剂量≥200 mg时，AKI发生率为44.8%（P=0.001），可见随日剂量增加肾毒性发生率明显增加，150 mg 可能为肾毒性发生的阈值，产生这种现象的原因可能是多黏菌素B在肾小管的吸收具有饱和性，超过该阈值的多黏菌素B将以低速吸收，从而使得肾毒性增加速度较少；还有数据表明，患者的ClCR对于剂量诱发肾毒性也有影响，当患者的ClCR＜60 mL·min-1时，剂量≥150 mg·d-1与AKI独立相关，而患者ClCR≥60 mL·min-1时，剂量≥150 mg·d-1与AKI 风险增加关系不明显，产生这一结果的原因可能是相比于肾功能正常的患者，肾功能不全患者更易产生肾毒性［36］。在Miglis等［12］的研究中，进行蒙特卡洛模拟后得到了肾毒性与剂量的关系，发现随剂量的增加肾毒性增加，即使在体质量较轻的患者中这种现象依然存在（每12 h 1.0 mg·kg-1给药和1.5 mg·kg-1给药，发现在体质量为50 kg 患者中肾毒性发生率分别为5.4%和18.2%）。目前临床推荐剂量为1.5～2.5 mg·kg-1，而该剂量只对轻度感染的患者有效，对严重患者（MIC≥2 mg·L-1）即使给予了负荷剂量也达不到疗效。因此，在不同病理生理情况下多黏菌素B的PK/PD研究迫在眉睫。

表1 多黏菌素B肾毒性与死亡率临床研究

2.2.2 给药频率与肾毒性的相关性

在临床前研究中，Abdelraouf等［15］将Sprague-Dawley大鼠分成2组，每天皮下注射多黏菌素B相同剂量但给药频率不同（每24 h给药20 mg·kg-1或每6 h给药5 mg·kg-1），发现每6 h给药组中多黏菌素B在血浆中药物浓度较高、肾病变较重（肾小管上皮细胞的细胞质空泡化，肾小管扩张及坏死）；而每24 h 给药组中血浆药物浓度较低、肾毒性发生缓慢，表明更频繁的给药与肾毒性的提前发作有关。但在临床试验中，将每日1 次给药与每日2 次给药产生的肾毒性进行对比，发现每日1 次给药组肾毒性更强，尤其是在老年患者中［44-45］。但在动物和人体实验中产生肾毒性差异的原因不明，因此出于安全性考虑临床上目前推荐每12 h的给药频率［11］。

2.2.3 体质量与肾毒性的相关性

目前推荐的给药方式是根据体质量给药，并且在许多研究中表明，体质量是影响肾毒性发生的协变量，在相同剂量下，随体质量的增加，肾毒性增加［35-37］。在Rigatto等［36］的研究中发现，体质量是AKI发生的独立因素，在日剂量相同的情况下，体质量增加AKI的发生会增加，但当日剂量在150～199 mg·d-1时，AKI的增加与体质量变化无关，目前产生这种现象的原因不明。根据体质量进行给药可能更适合于体质量适中及肥胖的患者，而对于体质量较轻的患者（50 kg）可能不适合。在一项临床研究中，进行蒙特卡洛模拟考察有效率及肾毒性发生率，发现在体质量较轻的患者中有效率及肾毒性都很低［12］，产生这种结果可能的原因是按体质量进行给药体内AUC0～24h达不到有效值，因此实现个体化给药对多黏菌素B在临床上的应用至关重要。

2.2.4 其他因素

除了上面所提到的协变量外，还有年龄、基线肾清除率和肾毒性药物的联合使用。总而言之，影响多黏菌素B 肾毒性的主要因素为剂量，次要影响因素为年龄、体质量、基线清除率、给药频率、肾毒性药物的联合使用（万古霉素、氨基糖苷类、利尿剂、钙调神经磷酸酶抑制剂、非甾体抗炎药等）和输注时间。因此我们可通过调整协变量的方式，对肾毒性进行改善，如剂量太低会达不到疗效，且产生耐药性，剂量太高会产生严重肾毒性，但在考虑影响死亡率的协变量后［38］，发现大剂量对于死亡率是一种保护因素，并且大剂量给患者带来的临床益处更大，因此对于感染严重的患者有必要给予负荷剂量；根据体质量进行给药，在体质量较轻的患者体内药物浓度可能达不到疗效，在体质量过重的患者体内药物浓度太高，导致肾毒性发生率的增加，因此有必要找到一个对于体质量较轻或较重的患者在疗效与安全性上都有较好结果的阈值；对于年龄较大的患者只能通过控制给药频率、减少其他肾毒性药物的同时使用。因此为了增加疗效、减少副作用，在给予患者多黏菌素B治疗时应该综合考虑这些因素。

3 结语与展望

多黏菌素B在治疗由多药耐药和广泛耐药革兰阴性病原体引起的感染方面具有很大的前景。但目前多黏菌素B的研究很少，纳入的患者例数不多，因此出现了一些相矛盾的结论。首先，对于肾功能不全的患者不需要剂量的调整，因为多黏菌素B 是非肾清除，但在协变量的考察中，发现基线清除率会增加AKI的发生，目前对于这种情况，可根据患者的情况进行选择，当患者感染严重，那么可能需大剂量的用药或联合用药，当感染得到控制后，出于安全性的考虑，可减少剂量或更换抗生素；其次，对于根据体质量进行调整同样得出了推荐与不推荐的结论；这些结论的不一致可归因于患者个体差异较大，而纳入的患者例数不多。因此在本文对多黏菌素B 的PK/PD、多黏菌素B 在临床上的应用及目前遇到的问题，多黏菌素B 肾毒性的研究进展进行分析后，对多黏菌素B 进一步的临床应用及基础研究提出了建议，具体如下：①多黏菌素B 的PK/PD研究患者的例数太少，可能会导致研究结果不准确，因此需扩大研究例数；②多黏菌素B 在特殊的危重症患者中研究很少，如：肾透析、肾移植、脓毒症等，并且在脑室炎或脑膜炎中研究也很少，因此未来的研究需拓宽患者的范围；③多黏菌素B目前使用推荐剂量治疗严重感染的患者时，可能会导致体内药物浓度明显不足，因此联合用药可能是出于安全与疗效考虑的最好措施；④多黏菌素B的具体转运机制不清楚，因此转运机制同样需进一步探索；⑤多黏菌素B 肾毒性是临床用药的主要限制，因此可拓展天然产物对肾保护作用的相关研究。⑥目前大部分研究都是针对肺部感染的患者，因此PD指标的确定也是基于大部分对于肺部感染的研究，因此接下来对其他危重症感染的患者进行研究时，应评估目前多黏菌素B的药效学指标是否适合，或拓展不同感染部位的指标，尽早实现患者个体化给药。