联合化疗紫杉醇对阿霉素药动学影响的PBPK模型化研究

发布时间：2020-07-09 13:12

【摘要】：目的:临床上常用阿霉素(又称多柔比星,doxorubicin,DOX)和紫杉醇(paclitaxel,PTX)联合给药治疗乳腺癌,增强疗效,但也导致不良反应的增加。文中通过小鼠实验,探究联合给药时PTX对DOX和其代谢产物阿霉素醇(doxorubicinol,DOXol)药动学行为的影响;通过收集DOX相关理化参数、生理学参数和药动学参数等,建立DOX小鼠生理药动学模型(physiologically based pharmacokinetic model,PBPK),预测DOX在小鼠体内分布情况,验证模型准确度和可靠性;进行种属外推至大鼠和人体,预测DOX的人体药动学行为;利用搭建的PBPK模型对DOX和PTX联合化疗过程中DOX的药动学行为进行模拟,探究PTX对DOX体内药动学行为的影响,为DOX临床给药方案提供指导。方法:1.建立生物样品中DOX和DOXol的超高效液相色谱-串联质谱法(UPLC-MS/MS)检测方法实验中,我们对离子源温度、各待测离子的锥孔电压、毛细管电压等参数以及UPLC条件进行优化,确定DOX和DOXol的色谱条件和质谱条件,建立生物样品中DOX和DOXol的UPLC-MS/MS检测方法,进行方法学考察。2.PTX对DOX和DOXol小鼠体内药动学的影响建立4T1荷瘤小鼠模型,随机平均分为三组进行尾静脉给药:单独给药DOX组;DOX→PTX组(先给DOX,1 h后给药PTX);PTX→DOX组(先给PTX,1 h后给药DOX)。按照给药结束后0.25 h、1 h、4 h、8 h、24 h进行血浆和组织样本采集。实验中以柔红霉素(daunorubicin,DAU)作为内标物质,检测小鼠血浆和各组织(包括心、肝、脾、肺、肾以及肿瘤)中DOX和DOXol的含量的UPLC-MS/MS方法,探索联合给药时,PTX对DOX和DOXol体内药代动力学的影响。3.建立DOX小鼠、大鼠和人体PBPK模型以及模型化分析PTX对DOX药动学的影响通过收集DOX相关理化参数、生理学参数和药动学参数等,建立DOX小鼠PBPK模型,预测DOX在小鼠体内血浆、组织分布情况,与实验测得和文献收集的小鼠实测数据进行拟合探究所建立模型的准确度。用大鼠相关参数替代小鼠生理学参数,将所建立的小鼠PBPK模型进行种属外推至大鼠,建立大鼠PBPK模型,采用不同文献来源的两种给药剂量5 mg/kg和6 mg/kg的DOX药动学数据,对模型进行验证。并将所建立的小鼠PBPK模型种属外推至人体,并建立人体PBPK模型,采用3种给药剂量(25 mg/m~2、40 mg/m~2及50 mg/m~2)的DOX人体血浆浓度数据,进一步验证人体PBPK模型的可靠性。最后,采用PBPK模型预测DOX和PTX联合化疗时(给药顺序分为:DOX→PTX和PTX→DOX)DOX在人体中血浆药时曲线,与文献中报道的经静脉输注给药后的实测数据进行拟合分析,探究PTX对DOX体内药动学行为的影响。基于已建立的PBPK模型,对清除率CL参数进行敏感性分析,考察CL值的改变,对模型模拟结果与实测数据拟合度比较,探讨联合输注时,PTX对DOX体内药动学行为的影响。结果:1.建立检测小鼠体内DOX和DOXol浓度的UPLC-MS/MS方法小鼠血浆和组织中DOX和DOXoL在测定范围内,均呈现良好线性关系(r0.99),日内和日间精密度RSD均6.99%,准确度RE为±6.2%,提取回收率为93.13%~107.45%,基质效应均在85%~115%,稳定性均符合要求,该检测方法稳定可靠。2.PTX对DOX和DOXol在小鼠体内的药动学和组织分布的影响通过对DOX和DOXol药动学数据进行t检验,结果显示相比单独给药DOX组,PTX→DOX组中DOX的t_(1/2)(P0.05)和V_d值(P0.01)均存在统计学差异,而DOX→PTX组DOX的药动学参数均无显著性差异(P0.05),表明先给PTX可能对DOX在小鼠的体内分布有影响。但DOXol的各个药动学参数均无统计学差异(P0.05),表明PTX对DOXol无明显影响。通过对联合给药组DOX和DOXol组织浓度t检验,心脏中两组DOX和DOXol浓度均无统计学差异(P0.05),表明PTX对DOX和DOXol心脏浓度无明显影响。3.构建DOX小鼠、大鼠和人体PBPK模型以及模型化分析PTX对DOX药动学的影响文中所构建的DOX小鼠PBPK模型能够很好地预测DOX小鼠体内药动学和组织分布行为,表明模型拟合良好。将所建立的小鼠PBPK模型通过种属外推至大鼠和人体,分别建立DOX PBPK模型,不同给药剂量的预测值和实测值均较一致,表明模型可以很好预测DOX在大鼠和人体的药动学行为。联合化疗时通过将PBPK模型预测的DOX血浆浓度与实测数据进行比较,发现当输注顺序为DOX→PTX时,模型拟合度良好,说明PTX对DOX药动学行为无影响。但当给药顺序为PTX→DOX时,DOX在48 h前血液中浓度升高,原有PBPK模型预测误差大,不能模拟DOX在体内的药时曲线,即当CL值变为原来的1/8时,前48 h浓度的预测值与实测值的拟合度较好,CL值越接近原值,其拟合度就越差;48 h之后,当CL值为模型预测原值的3/4或原值时,模型预测值和实测值拟合度较好。通过对清除率CL进行参数敏感性分析,结果表明先输注PTX对DOX的药动学有影响。结论:实验中所建立的UPLC-MS/MS法专属性强、灵敏度高,可以用于DOX和DOXol药动学研究。小鼠实验结果表明PTX→DOX组中,PTX对DOX的小鼠体内分布有影响,对DOX和DOXol心脏浓度无明显影响;但当给药顺序为DOX→PTX时,PTX对DOX体内药动学无明显影响。建立DOX小鼠PBPK模型,以及种属外推至大鼠和人体建立的PBPK模型,均能很好地预测DOX在小鼠、大鼠和人体内药动学行为和组织分布情况。联合化疗时,不同给药顺序,PTX对DOX的药动学影响不同,即当先输注DOX后输注PTX时,PTX对DOX药动学无明显影响,但当先输注PTX时,PTX会影响DOX的药动学。
【学位授予单位】：天津医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R96
【图文】：

联合用药,结构式,心脏毒性,累积剂量

天津医科大学硕士学位论文加，但是一旦超过表观阈值，其呈指数增长[16]。当 DOX 累积剂量超过 550mg/m2时，心脏毒性的发生率急剧上升达 30%；然而即使 DOX 的终生累积剂量低于550mg/m2，2%~7%的患者仍然会产生心脏毒性[17]，需要进行临床给药剂量方案设计。DOX 具有较高的组织/血浆分配系数及其在细胞内与细胞核和其他亚细胞室高度结合的特征，使其可以结合阴离子脂质，特别是心磷脂。

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天津医科大学硕士学位论文在体液和各器官或组织之间的吸收、分布、代谢和排泄等过程的数学模型。建立模型需要的参数[19]包括：（1）物理化学及其他参数：如分子量、pKa、溶解度给药剂量以及 LogP/LogD 等；（2）生理学参数：如血流量、组织体积等；（3）药动学参数：如分布体积 V、清除率 CL、分配系数 Kp和血浆蛋白结合率等。PBPK 模型是一种不依赖于特定药时-浓度数据的机制模型，可准确反映某一器官组织中药物浓度经时间变化的过程，以及生理病理因素对药物处置的影响[20]，而且具有强大的种属间外推功能，PBPK 模型可以将药物药动学行为由动物数据外推至人体，以预测药物在人体中的药动学行为[21-22]（如图 2 所示）。PBP模型中常用组织模型有 3 种：灌流限速模型（perfusionlimitedmodel），即血流限速模型，是大多数研究中最常用的模型，适用于那些没有透膜障碍的脂溶性小分子结构药物；透膜限速模型（permeability limited model），将每个组织分为两个亚隔室，即血管和血管外，适用于极性大的透膜有障碍的分子；以及分散模型（dispersion model）[23]。

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图 1.1 DOX、DOXol 在小鼠血浆和组织中的 UPLC-MS/MS 色谱图A-1：空白血浆； A-2：空白组织（心脏）；B-1：加入 DAU、DOX 和 DOXol 的血浆； B-2：加入 DAU、DOX 和 DOXol 的组织（心脏）；C-1：静脉注射 DOX 后 0.25 h 收集到的小鼠血浆； C-2：静脉注射 DOX 后 0.25 h 收集到的小鼠组织（心脏）样品1.2.2 线性关系和定量下限以待测药物浓度为横坐标，药物与内标 DAU 的峰面积比值为纵坐标进行线性回归，建立药物在小鼠血浆和组织中的回归方程如表 1.1 所示。由表 1.1 可知，DOX 浓度在 2.5~10000 ng/mL 和 DOXol 在 2~250 ng/mL 时，小鼠血浆和各组织中测定范围内均线性关系良好（r≥0.994）。DOX 在血浆和各组织中的定量下限：血浆、肝和脾为 5ng/mL，心脏、肺和肿瘤组织为 2.5ng/mL，肾组织为 10ng/mL；DOXol 在血浆和各组织中的定量下限均为 2 ng/mL。定量下限的 RSD 和 RE 值以血浆、心和肾为例，如表 1.2。

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