摘要：目的利用數(shù)學模型擬合金黃色葡萄球菌(金葡菌)在不同喹諾酮類藥物的最低抑菌濃度(minimum inhibitory concentration,MIC)倍數(shù)濃度下的生長曲線,求得關(guān)鍵的藥效學參數(shù),為抗菌藥物的PK/PD研究提供支持。方法獲得3種喹諾酮類藥物-西他沙星、莫西沙星和左氧氟沙星,在不同MIC值下的細菌生長曲線,利用非線性混合效應估計(nonlinear mixed-effect estimation,NLME)數(shù)學模型進行了擬合。結(jié)果所建立的模型可以對不同藥物MIC值下的生長曲線進行擬合,并可獲得主要的藥效學參數(shù),包括PK/PD指數(shù)、PK/PD靶值。結(jié)論所選擇的數(shù)學模型可以用于擬合金葡菌在不同藥物濃度下的生長曲線,得到的PK/PD(AUC/MIC)靶值,且與采用其他方法所獲得的結(jié)果具有可比性。
抗菌藥物PK/PD研究在新抗菌藥物的開發(fā)、臨床合理使用方面具有廣泛的應用價值，但這些PK/PD理論多數(shù)是基于最低抑菌濃度(minimal inhibitory concentration,MIC)的數(shù)據(jù)做出的，如與療效最相關(guān)的PK/PD指數(shù)、靶值、達標概率、折點等，均與MIC值有關(guān)。
MIC值是在系列固定濃度的固體或液體培養(yǎng)基上培養(yǎng)一段時間后獲得的結(jié)果，是藥物的平均作用結(jié)果，不能反映藥物作用的時間過程。另外，MIC值的精度有限，這影響了基于MIC值的精確分析。
近年來，定量藥理學技術(shù)得到迅猛發(fā)展，其理論可以更好地指導抗菌藥物的研究。
本文是利用建模理論，用數(shù)學模型擬合西他沙星、莫西沙星、左氧氟沙星對金葡菌的體外殺菌曲線，求得關(guān)鍵的藥效動力學參數(shù)，以及與喹諾酮類藥物臨床效果最相關(guān)的PK/PD指數(shù)、PK/PD靶值，以反映藥物作用的情況，所獲得的結(jié)果與已有的數(shù)據(jù)進行比較，探索體外PK/PD研究的價值。
1、材料和方法
1.1抗菌藥物和培養(yǎng)基
西他沙星：批號：080813，效價：92.9%，提供單位：天津漢康醫(yī)藥生物技術(shù)有限公司；莫西沙星：批號：091202，效價：95.7%，提供單位：杭州樣樣康生物技術(shù)有限公司；左氧氟沙星：批號：K-Y-L-H-M20090701，效價：86.4%，提供單位：浙江普洛康裕制藥有限公司。MH培養(yǎng)基，培養(yǎng)條件為35℃，孵育16~20h。
1.2實驗菌株
金黃色葡萄球菌：07H071，為來自本單位臨床的分離菌。
1.3 MIC測定
采用標準平皿二倍稀釋法?？咕幬餃y定濃度范圍256~0.008mg/L。供試菌懸液用多點接種儀接種，每點接種量為104CFU。測定各抗菌藥物對各種致病菌的最低抑菌濃度。
1.4靜態(tài)殺菌曲線
在營養(yǎng)肉湯中加入一定濃度的待測抗菌藥物及菌應用液，使培養(yǎng)液中細菌的終濃度在(1~5)×105CFU/mL左右(對照管中不含抗生素)。取即刻1、2、4、6、8、12及24h的培養(yǎng)物，進行菌落計數(shù)，并繪制殺菌曲線。
1.5數(shù)學建模
細菌接種到生物體系中，在無藥物存在的情況下，細菌早期會按照指數(shù)的形式生長。隨著營養(yǎng)的消耗和菌體的增加，不再按照指數(shù)形式增長，逐漸進入靜止狀態(tài)。在此狀態(tài)下，體系會維持菌量在一定的水平。隨著時間的繼續(xù)延長，菌體的死亡速度超過生長速度，菌量會逐漸下降。
在實際試驗中，因觀察時間有限，如常常觀察到24h，此時菌體達到平衡或從平衡處開始下降(死亡的速度大于生長的速度)。對菌體生長的描述，目前比較成功的方法是采用2室模型的方法進行描述，其流程圖見圖1。
其假設接種的菌體分為敏感菌(S)和不敏感菌(P)，只有S菌具有生長的能力，生長系數(shù)為Ks，且S菌可以轉(zhuǎn)化成P菌，轉(zhuǎn)化速率常數(shù)為Ksp，同樣P菌也可以轉(zhuǎn)化成S菌，轉(zhuǎn)化系數(shù)為Kps，但一般認為Kps為0。
另外S、P菌均按照同樣的速率死亡，其系數(shù)為Kd。藥物的作用被認為是只作用在S菌?；谝陨夏Ｐ停梢詷?gòu)建如下的方程：
一定數(shù)量的細菌接種到體系中，細菌不是馬上進入到對數(shù)生長階段，而是存在一個滯后現(xiàn)象。
在上述方程中，接種到體系的細菌，按照比例系數(shù)F值分成兩種狀態(tài)。對于體系中的藥物濃度C，假定實驗期間保持恒定，這對目前實驗的3種比較穩(wěn)定的抗菌藥物基本是符合的。
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