泰乐菌素对猪链球菌的药动—药效同步模型研究
猪链球菌病是由不同血清型猪链球菌引起的动物和人共患的一种传染病的总称，近年来国内外多个国家均有猪感染发病的报道，给养猪业带来了巨大的经济损失。泰乐菌素是治疗细菌性呼吸道疾病的常用药物，因其吸收迅速、生物利用度高、抗菌活性较强等优点在临床中应用广泛，常用来治疗猪链球菌病，为保障养殖业的健康发展做了极大贡献。但是目前临床中滥用、乱用现象严重，导致不能达到最佳疗效，造成治疗失败的同时导致细菌耐药性的产生。PK-PD模型可以综合反应宿主、病原菌和药物三者之间的关系，常用来为药物制定合理的给药方案。本课题通过研究泰乐菌素对猪链球菌体外和间接体内药效学、泰乐菌素在猪体内的药动学，将药动学和药效学数据结合建立PK-PD同步模型，制定泰乐菌素治疗猪链球菌的最佳给药方案，使药物能达到最佳疗效的同时减少细菌耐药性的产生，延长泰乐菌素的临床使用寿命。
1、泰乐菌素对猪链球菌的药效学实验
采用微量稀释法分别测定泰乐菌素在肉汤培养基和猪血清中对猪链球菌CVCC606的MIC和MBC，结果表明泰乐菌素在肉汤培养基和猪血清中对猪链球菌的MIC均为0.25μg/mL，MBC均为1μg/mL，说明泰乐菌素在肉汤培养基中和猪血清中具有相同的抗菌活性；同时采用平板法测定了泰乐菌素对猪链球菌的最小防突变浓度(MPC)为1μg/mL。将猪链球菌分别暴露在不同浓度的泰乐菌素溶液中1h和2h后测定猪链球菌与不同浓度的泰乐菌素溶液接触1h和2h后的抗菌后效应(PAE)的长短，结果发现猪链球菌与2MIC和4MIC浓度泰乐菌素接触1h的PAE分别为1.43 h和2.15 h，接触2h的PAE分别为3.43 h和4.21 h，说明泰乐菌素对猪链球菌有较长的抗菌后效应。根据MIC结果分别采用0、1/4MIC、1/2MIC、MIC、2MIC、4MIC、8MIC和32MIC的系列浓度对106 CFU左右猪链球菌绘制杀菌曲线，通过泰乐菌素在肉汤培养基和猪血清中对猪链球菌的杀菌曲线可以看出：泰乐菌素对猪链球菌的杀菌特点表现出明显的时间依赖性，当药物浓度在MIC以上时随着作用时间的延长抗菌效果逐渐增强：同时表现出较弱的浓度依赖性，随着药物浓度的逐渐升高，泰乐菌素的抗菌效果增强，但增强幅度有限。结合泰乐菌素对猪链球菌的杀菌特征与PAE数据确定指导泰乐菌素对猪链球菌杀菌特点的PK-PD参数为AUC/MIC。泰乐菌素间接体内抗菌能力的测定方法为将10μL稳定期的细菌培养物加入到0.5mL不同时间点采集的血清样品中使细菌数量在1×106 CFU左右，放入37℃培养箱中，在不同时间点采集25μL进行细菌计数，绘制泰乐菌素对猪链球菌的间接体内杀菌曲线。通过泰乐菌素对猪链球菌的间接体内杀菌曲线可以看出：健康猪血清中0.5、1、1.5、2、3、4h样品中泰乐菌素具有较强的杀菌活性，0.17、0.33、6h样品中有抑菌活性，8、10、12 h样品中没有抑菌活性；患猪链球菌病猪血清样品中0.33h的血清样品有较强的抗菌能力，其他样品的抗菌能力与健康猪血清样品相似。
2、泰乐菌素在健康猪和患猪链球菌病猪的药动学实验
采用皮下接种的方法制备仔猪猪链球菌病模型，同时用健康仔猪做对照。按10mg/kg肌肉注射泰乐菌素后分别在0、10、20、30 min、1、1.5、2、3、4、6、8、10和12 h采集血液，制成血清后一部分血清用高效液相色谱(HPLC)测定泰乐菌素的药物浓度，另一部分进行间接体内细菌培养。采用Winnonlin药动学软件对药物浓度数据进行数据拟合，结果表明泰乐菌素在健康猪和患猪链球菌病猪体内均符合有吸收一室模型。泰乐菌素在健康猪的主要药动学参数如下：吸收速率常数(ka)=0.521 h-1，消除速率常数(ke)=0.518 h-1，药时曲线下面积(AUC)=10.804 h·μg/mL，在1.948 h达到最高药物浓度(Cmax)2.056μg/mL，平均驻留时间(MRT)=3.588 h，说明肌肉注射泰乐菌素后吸收迅速，很快的达到最高药物浓度；泰乐菌素在患猪链球菌病猪体内的主要药动学参数如下：ka=0.759 h-1，ke=0.634 h-1，AUC=10.297 h·μg/mL，在1.578 h达到最高药物浓度2.372μg/mL，MRT=3.353 h。其中健康猪和患猪链球菌病猪ka、ke、T1/2ka和Tmax经过统计学比较有显著差异，说明泰乐菌素在患猪链球菌病猪体内吸收和消除速率较快，更早的达到最高血药浓度峰值。
3、数据处理及PK-PD结合模型的建立
将体内的药动学参数与体外药效学MIC结果结合，计算出体内的PK-PD结合参数值。健康猪体内的PK-PD参数值为：AUC/MIC=43.216，Cmax/MIC=8.900，T>MIC=4.339 h。患猪链球菌病猪体内的PK-PD参数值为：AUC/MIC=41.188，Cmax/MIC=9.768，T>MIC=7.136 h。采用Winnonlin软件对间接体内(ex vivo)药效学数据进行数据拟合，发现泰乐菌素对猪链球菌的PK-PD模型为S型Emax模型即Hill模型。采用Hill方程探讨ex vivo AUC24h/MIC值与抗菌疗效之间的关系，可知泰乐菌素在健康猪血清中AUC24 h/MIC值达到26.276时有抑菌效果；泰乐菌素在患猪链球菌病猪血清中AUC24 h/MIC值达到30.631时能杀灭90%的细菌，达到47.875时能杀死99%的细菌，达到115.315时能杀死99.9%的细菌。利用剂量计算方程计算泰乐菌素达到不同抗菌效果时的给药剂量制定泰乐菌素的合理给药方案：泰乐菌素在临床中的合理给药剂量为6.080～27.997 mg/kg，给药间隔为24 h。结合药动学数据与MSW理论分析发现，肌肉注射10 mg/kg泰乐菌素后不会引起耐药突变菌株的选择性生长。
综上所述，课题中阐明了泰乐菌素对猪链球菌的抗菌作用特点，揭示了泰乐菌素在健康猪和患猪链球菌病猪体内的药动学特点，构建了泰乐菌素对猪链球菌的药动-药效学同步模型，并确定了泰乐菌素治疗猪链球菌的临床给药方案。揭示了猪链球菌对泰乐菌素的耐药选择突变风险。本研究为泰乐菌素治疗猪链球菌的临床应用提供了科学依据，使泰乐菌素达到最佳的治疗效果的同时减少细菌耐药性的产生，并在一定程度上节约了养殖成本。
泰乐菌素;猪链球菌;药动-药效同步模型;给药方案;耐药性
华中农业大学
硕士
基础兽医学
王玉莲
2012
中文
S858.28;S855.11
98
2012-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）