甲氧苄啶类在猪体内的生理药动学模型构建及外推研究

发布时间：2020-04-12 09:24

【摘要】：甲氧苄啶类药物是一类二氢叶酸还原酶抑制剂,常与磺胺类联用增加药物的抗菌活性,所以在临床上广泛应用。由于该类药物较好的抗菌增效作用,实际生产中滥用现象时常发生,影响了药物协同作用的防治效果以及导致细菌耐药性的产生,并且关于甲氧苄啶类药物的残留消除研究较少,因此为了该类药物在临床上的安全有效使用,有必要建立它的残留预测研究。仅仅依靠制定的最大残留限量和休药期,并不能对标签外用药残留量进行较好预测,由此可能会导致兽药在动物中残留。若是对上市的动物进行抽检,不但工作量大,而且一旦抽检不合格也会造成很大的经济损失。生理药动学(PBPK)模型作为一种新的残留预测方法,可以弥补现存残留预测方法的不足。本研究开展了二甲氧苄啶(DVD)在猪体内的生理模型研究,并通过化合物外推得到同类药物甲氧苄啶(TMP)、艾地普林(ADP)在猪体内以及种属外推得到DVD在鸡和鱼体内的PBPK模型。通过这些研究,建立甲氧苄啶类药物的残留预测方法,促进甲氧苄啶类药物残留监控体系的完善,加大PBPK模型在兽药领域的应用范畴。1.DVD在猪体内PBPK模型构建生理参数如猪的心输出量和组织器官容积都可以通过文献查阅得到。化合物特异性参数:吸收速率常数通过计算初值为0.061 h~(-1),肾清除率为0.075 L/h/kg,组织/血浆分配系数是利用血浆与组织中的药时曲线下面积比值得到,在肝脏、肾脏、肌肉和脂肪中分别为0.7、1.31、0.38和0.53,肝脏、胆汁和肠道代谢速率常数是采用后3个点消除相斜率得到,分别为0.008 h~(-1)、0.017 h~(-1)和0.009 h~(-1),这些参数值作为模型运行的初值。根据查找到关于DVD的药动学以及残留消除数据,建立一个血流限速型PBPK模型。采用一级速率方程描述DVD在肝脏中的代谢,模型包含肝脏、肾脏、肌肉、脂肪、血浆和其他组织房室,肝肠循环过程也包含在结构中。利用查找到的实验数据对模型中的化合物动力学参数进行有针对性的调试和逐步优化,灵敏性分析确定对模型影响较大的参数,分别为吸收速率常数、生物利用度、肝脏代谢速率常数、肠道代谢速率常数、肾清除率和各组织/血浆分配系数,以灵敏性参数为研究对象进行蒙特卡罗模拟,考量参数的变化对于预测结果产生的影响,并且实验数据也都包含在蒙特卡罗模拟的结果中。同时用非拟合数据对模型进行验证,验证采用直观对比分析、残差分析、线性回归分析和2倍因子分析进行评价,结果表明,模型能较好地对大多数时间点药物浓度进行残留预测,表明了模型建立的成功。本课题是采用acslXtreme软件((advanced continuous simulation language,acslX,Version 3.0.2.1,Aegis Technologies Group,Inc.,Huntsville,AL,USA)以代码的形式建立PBPK模型。2.TMP在猪体内残留消除研究本研究建立了TMP在猪的可食性组织肝脏、肾脏、肌肉、脂肪以及血浆中的HPLC检测方法,样品经乙酸乙酯和氨水提取,MCX小柱净化,0.5%高氯酸和甲醇(67:33,V/V)复溶,HPLC检测。色谱柱:Zorbax SB-C18,流动相:0.5%高氯酸:甲醇=67:33,紫外检测波长:230 nm,进样量:20?L,柱温:30℃。该方法在猪血浆以及各组织中的定量限为40?g/kg,在40、80和160?g/kg浓度下回收率均在82%以上,且日间相对标准偏差低于10%,该方法满足相关方法学要求。20头28 kg左右的杜长大三元杂交猪,按照6 mg/kg b.w连续7 d灌胃给药,最后一次给药后在1、3、5、7和14 d宰杀动物,取肝脏、肾脏、肌肉和脂肪组织及采集血浆。HPLC分析结果显示,停药1 d后肾脏中TMP含量最高,达到693.8?g/kg,停药3 d和5 d时各组织中药物浓度均高于定量限,第7 d时仅在肝脏、肾脏和血浆中检测到药物残留,肌肉和脂肪中的药物含量低于定量限,第14 d时在组织和血浆中都检测不到药物残留。3.PBPK模型外推以DVD在猪体内的PBPK模型为基础,化合物外推到同类药物TMP和ADP,种属外推到DVD在鸡、鱼体内。化合物外推所需要的生理参数与DVD在猪体内的生理参数一致,化合物动力学参数的初值通过文献查找,没有查找到的假设与DVD拟合后的结果一致,通过药动学和残留消除结果对模型进行拟合。TMP在猪体内的PBPK模型能较好地拟合连续7 d给药后肝脏、肾脏、肌肉、脂肪和血浆中药物浓度,但在最后一次给药后第7 d肾脏中药物残留预测值略高于实验值,这可能是因为肾脏中血流量较少,但预测值仍在实验值的2倍因子范围内,因此模型能较好地对TMP在猪体内的药物残留进行监控。ADP在猪体内的PBPK模型能很好地对肝脏、肾脏、肌肉、脂肪和血浆中药物浓度进行预测,但是模型高估了最后一次给药后肝脏中第3 d和肾脏中第3 d和5 d中的药物浓度,这可能是由于肝脏和肾脏器官容积、血浆分配系数较大的原因。种属外推需要的鸡、鱼生理参数通过文献查找得到,假设化合物动力学参数在种属间是不变的,通过组织和血浆中DVD浓度对模型进行拟合以及验证。DVD在鸡体内的PBPK模型预测值和实验值在一些时间点存在差异,这可能是由于鸡的生理结构与哺乳动物差异较大,但是模型还是能对DVD在鸡体内的残留趋势进行预测。DVD在鱼体内的PBPK模型能较好地拟合连续7 d给药后1 d、3 d和7 d中肝脏和肌肉中药物浓度,以及14 d时肝脏和肾脏中的药物残留,但高估了最后一次给药后肾脏中第3 d的药物浓度,这可能与肾脏中组织血流量有关,但2倍因子分析结果表明,模型预测值均在实验值2倍因子范围内,符合模型评价标准,也证明了模型外推的成功。综上所述,本课题建立了能够预测不同给药方案下DVD在猪体内残留的PBPK模型,并通过化合物外推和种属外推建立了ADP和TMP在猪体内及DVD在鸡、鱼体内的PBPK模型。该研究结果为甲氧苄啶类残留监控提供了新型预测手段,促进了甲氧苄啶类药物残留监控体系的完善,对于保障动物源性食品安全以及养殖行业的健康发展具有重要的意义。
【图文】：

模型结构,房室,肝肠循环,设计描述

甲氧苄啶类在猪体内的生理药动学模型构建及外推研究.5.2 模型结构设计描述 DVD 在可食性组织中的残留消除是建立该模型的目的，因此模型包含了脏、肾脏、肌肉和脂肪这四个房室，，血液作为各个房室的连接，也包含在模型结中，而为了简化模型和保证质量守衡，常将肺脏、脾脏、胃和脑等不是本研究关的对象看作一个房室，肝肠循环过程也包含在模型结构中，此外，模型中还包含个给药方式的模块，用于描述 DVD 进入猪体内的途径(如图 2)。

鱼体,模型结构

图 3 DVD 在鱼体内的 PBPK 模型结构图Figure 3 Schematic diagram of the PBPK model for DVD in fish模型的参数：主要包括鱼的生理参数和 DVD 在鱼体内的化合物动力学参数，理参数的获得通过文献查找，化合物动力学参数的初值假设与 DVD 在猪体内拟后的结果一致，然后根据药动学和残留消除数据，利用最大似然法对模型进行校，计算过程由专业建模软件 acslXtreme 完成。模型的拟合：表 13(任毛毛 2016)为 0.5-0.6 kg 的鱼连续 7 d 灌胃给药 10 mg/kg. 的残留消除数据，用该套数据优化吸收速率常数、血浆蛋白结合率、生物利用、肝脏代谢速率常数、肠道代谢速率常数、肾清除率、胆汁代谢速率常数以及各织/血浆分配系数。表 13 鱼以 10 mg/kg 连续 7 d 口服 DVD 后组织中浓度able 13 Concentrations of DVD in the tissues of fish at 10 mg/kg for 7 consecutive daysvia oral gavage
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S859.7

【参考文献】