陳曉晶， 李中東，丁俊杰，施孝金，徐一新

(1.上海健康職業(yè)技術(shù)學(xué)院藥學(xué)教研室，上海 200237；2.復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院藥劑科，上海200040；3.復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院，上海 201102)

中國(guó)健康人群西布曲明的群體藥動(dòng)學(xué)模型的建立

陳曉晶1， 李中東2，丁俊杰3，施孝金2，徐一新1

(1.上海健康職業(yè)技術(shù)學(xué)院藥學(xué)教研室，上海 200237；2.復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院藥劑科，上海200040；3.復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院，上海 201102)

目的建立中國(guó)人群中西布曲明的群體藥動(dòng)學(xué)模型。方法20例男性健康志愿者口服10 mg西布曲明，于服藥后0～24 h采集13個(gè)采樣點(diǎn)采血，采用已驗(yàn)證的HPLC法測(cè)定血藥濃度。采用非線性混合效應(yīng)模型(NONMEM)進(jìn)行群體藥動(dòng)學(xué)分析,估算藥動(dòng)學(xué)參數(shù)。以直觀預(yù)測(cè)檢驗(yàn) ( Visual predictive check, VPC)和正態(tài)預(yù)測(cè)分布誤差(Normalized predictive distribution error, NPDE)，Bootstrap法進(jìn)行模型性能評(píng)估。結(jié)果以有吸收時(shí)滯的一級(jí)吸收和消除的二房室模型為西布曲明的基礎(chǔ)藥動(dòng)學(xué)模型。協(xié)變量篩選未見(jiàn)體重、年齡可顯著影響模型參數(shù)。殘差模型選擇指數(shù)模型。西布曲明群體藥動(dòng)學(xué)參數(shù)V1，V2，CL，Q, Ka, Tlag的典型值分別為：7.85 L、2.03 L、1.08 L/h、0.289 L/h、1.95/ h 、 0.187 h；個(gè)體間變異分別為42.8%、48.2%、 38.5%、27.1%、56.8%和17.8%。Bootstrape、擬合優(yōu)度、VPC和NPDE的評(píng)價(jià)結(jié)果均表明模型穩(wěn)定,預(yù)測(cè)結(jié)果可靠。結(jié)論用非線性混合效應(yīng)模型法建立的中國(guó)人群中西布曲明的群體藥動(dòng)學(xué)模型,結(jié)果穩(wěn)定。

西布曲明;群體藥動(dòng)學(xué);非線性混合效應(yīng)模型

西布曲明( sibutramine，SIB)是一種新型減肥藥,化學(xué)名為N- {1-[1-(4-氯苯基)環(huán)丁基]-3-甲基丁基} -N ,N′-二甲胺。SIB屬5-羥色胺和去甲腎上腺素再攝取抑制劑,有抑制食欲和增強(qiáng)代謝的作用,能明顯降低體質(zhì)量,減肥作用較長(zhǎng);但可能增加受試者嚴(yán)重心血管風(fēng)險(xiǎn)(包括非致死性心梗，非致死性卒中，可致復(fù)蘇的心臟驟停，心血管死亡等)。目前該藥的群體藥動(dòng)學(xué)尚未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道，為此本研究建立SIB的群體藥動(dòng)學(xué)模型，以期為個(gè)體化給藥提供參考。

1 方法

1.1受試者選擇 經(jīng)體格檢查(病史、心功能) ,選擇健康男性志愿者20名,年齡為(22. 3±1. 0)歲,體重為( 67.1±8.3) kg,身高為(173. 5±5.7) cm。肝腎功能、血尿常規(guī)和EEG檢查均未見(jiàn)異常。參加研究者自愿簽署知情同意書(shū)。本試驗(yàn)方案經(jīng)復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

1.2樣本采集 在受試者服藥前取空白血,在服藥后0.5、1、1.5、 2、2.5、3、 4、 6、 8、12、24、 36、48、60和72 h共15個(gè)時(shí)間點(diǎn)取靜脈血5 ml,收集于加有肝素試管內(nèi), 3 000 r/min離心,分離出血漿,于-20 ℃冷凍保存待測(cè)定。

1.3LC-MS/MS色譜條件和血樣測(cè)定

1.3.1色譜條件 流動(dòng)相: A 泵, 0.1 %三氟醋酸水溶液; B泵, 0.1 %三氟醋酸乙腈,梯度方式;分析柱X Terra C18(3.5μm, 50 mm ×2.1 mm) ; 預(yù)柱Symmetry C18; 柱溫: 20 ℃; 總流量: 0.3 ml/min (梯度方式: 0 ～3 min, 55 %的A泵; 3～3.2 min, 90 %的A泵; 3.2～4.2 min, 10 %的A泵; 4.2～4.3 min , 55 %的0.1 %三氟醋酸水溶液) 。

1.3.2質(zhì)譜條件 電噴霧離子源( ESI) 的電離電壓: 3.46 kV;離子源溫度: 100 ℃;干燥氣溫度: 450 ℃;電子倍增器電壓: 650 V;碰撞能量: 20 eV;檢測(cè)方式:正離子,MRM;檢測(cè)通道1: ( IS，普羅帕酮)m/z342.0 →m/z116.0 ;檢測(cè)通道2: (M2)m/z252.0→m/z125.0;進(jìn)樣量10 μl;典型保留時(shí)間: IS為1.67 min, M2為1.92 min。

1.3.3SIB代謝物M2的血藥濃度測(cè)定 取1.0 ml 血漿，加適量?jī)?nèi)標(biāo)液，經(jīng)氨水堿化后，用叔丁基甲醚提取2次。有機(jī)相抽干后，用甲醇-0.2 mol/L醋酸銨溶液(pH=9)(70:30,v/v)重組，重組液離心后取10 μl進(jìn)LC-MS/MS分析。標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性范圍為0.249 7～15.97 ng/ml，要求高、中、低質(zhì)控樣品的準(zhǔn)確度不低于85%，精密度不大于15%，平均提取回收率大于75%。

1.4數(shù)據(jù)分析程序 NONMEM (Version 7.1.2, Globomax Corp., USA)；Intel Fortran (Version 11.1.054, Intel Corp., USA)；Xpose (Version 4.2.1，Uppsala University，Sweden); Wings for NONMEM (WFN, Version 6.1, Nick Holford, University of Auckland, New Zealand)；R for NONMEM (RfN, Version 2008a, Saik Urien, U.R.C. Paris Centre, Hopital Tarnier, France)。

1.5群體藥動(dòng)學(xué)模型建立

1.5.1結(jié)構(gòu)模型 本研究采用非線性混合效應(yīng)模型軟件包(NONMEM)對(duì)SIB活性代謝物M2的藥動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行房室模型擬合和藥動(dòng)學(xué)參數(shù)估算。采用的算法為含個(gè)體間變異和殘差變異交互作用的一階條件估算法(first order conditional estimation with η-ε interaction，F(xiàn)OCE-I)。

1.5.2統(tǒng)計(jì)學(xué)模型 個(gè)體間變異模型采用指數(shù)模型，見(jiàn)公式1。

Pi,pt=Ppop+eηi

(1)

上式中Pi,pt為第i個(gè)受試者的藥動(dòng)學(xué)參數(shù)值，Ppop為該群體藥動(dòng)學(xué)參數(shù)的典型值，ηi是呈正態(tài)分布、均數(shù)為0、方差為ω2的個(gè)體間變異。

殘差模型分別用加法(式2)、指數(shù)(式3)或混合模型(式4)進(jìn)行擬合，取最佳者。

Ci,obs=Ci,pt+εi,obs

(2)

Ci,obs=Ci,pt+eεi,obs

(3)

Ci,obs=Ci,pt+eεi,obs+εi,obs

(4)

上式中Ci,obs是第i個(gè)受試者的血藥濃度觀測(cè)值，Ci,pt是第i個(gè)受試者的血藥濃度模型預(yù)測(cè)值，εi,obs是呈正態(tài)分布、均數(shù)為0、方差為σ2的殘差變異。殘差變異指無(wú)法解釋的變異，包括個(gè)體內(nèi)變異、取樣和分析方法等造成的誤差。取目標(biāo)函數(shù)值和變異值最小的模型為最終統(tǒng)計(jì)學(xué)模型。

1.5.3協(xié)變量篩選 用加法、乘法或指數(shù)模型等逐一加入身高、年齡、體重和肝腎功能等因素。設(shè)檢驗(yàn)水平設(shè)為0.01,若加入某一固定效應(yīng)因素后,目標(biāo)函數(shù)值的改變大于6.63(自由度為1) ,則將該因素加入模型,反之予以剔除。反復(fù)該過(guò)程直至目標(biāo)函數(shù)值無(wú)顯著改變,得全量回歸模型。然后用向后剔除法考察各影響因素。將檢驗(yàn)水平定為0.001,逐一剔除各影響因素(即將該因素參數(shù)固定為0或1),若目標(biāo)函數(shù)值的改變大于10.83,則視該因素有顯著性意義,模型中予以保留。

1.5.4模型評(píng)價(jià)及驗(yàn)證 模型的評(píng)價(jià)采用圖形法和統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)。圖形法即通過(guò)繪制模型預(yù)測(cè)值和觀測(cè)值、預(yù)測(cè)值和個(gè)體權(quán)重殘差(individual weighted residual error, iWRES)、權(quán)重殘差(weighted residual error, WRES)和時(shí)間等散點(diǎn)圖，觀察散點(diǎn)圖是否分布均勻和有無(wú)趨勢(shì)性來(lái)評(píng)判模型擬合的優(yōu)劣。上述繪圖采用Xpose軟件完成。統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用非參數(shù)自舉法(bootstrap)考察模型的穩(wěn)定性和參數(shù)估算的準(zhǔn)確度[1,2]。.本研究采用1 000次自舉對(duì)最終模型進(jìn)行驗(yàn)證，比較自舉法和原NONMEM法的計(jì)算結(jié)果值。上述過(guò)程由WFN和RfN軟件包完成。

模型的預(yù)測(cè)性能通過(guò)直觀預(yù)測(cè)檢驗(yàn) ( Visual predictive check, VPC)[3]和正態(tài)預(yù)測(cè)分布誤差(Normalized predictive distribution error, NPDE)[4]完成。首先根據(jù)模型的最終估算結(jié)果，以原數(shù)據(jù)集為模板，用蒙特卡羅(Monte Carlo)法產(chǎn)生1 000套模擬數(shù)據(jù)集。蒙特卡羅模擬數(shù)據(jù)集用NONMEM軟件(SIMULATION模塊)產(chǎn)生。VPC通過(guò)直觀比較各時(shí)相的預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值的重合程度來(lái)評(píng)估模型的預(yù)測(cè)能力。NPDE法用作圖和統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)考察標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)測(cè)誤差的分布。若模型的預(yù)測(cè)能力良好，NPDE的均值為0(Wilcoxon符號(hào)秩和檢驗(yàn))，方差為1(Fisher方差檢驗(yàn))，且符合正態(tài)分布(Shapiro-Wilks正態(tài)分布檢驗(yàn))。上述過(guò)程均用RfN軟件包實(shí)現(xiàn)。

2 結(jié)果

以有吸收時(shí)滯的一級(jí)吸收和消除的二房室模型為SIB的基礎(chǔ)藥動(dòng)學(xué)模型。協(xié)變量篩選未見(jiàn)體重、身高、年齡可顯著影響模型參數(shù)。殘差模型選擇指數(shù)模型。最終模型的群體藥動(dòng)學(xué)參數(shù)值結(jié)果見(jiàn)表1，基本擬合優(yōu)度圖見(jiàn)圖1，未見(jiàn)有顯著意義的趨勢(shì)性變化。

1 000次自舉法中891次運(yùn)行均獲成功，結(jié)果見(jiàn)表1，與原NONMEM計(jì)算結(jié)果相比，各參數(shù)估算值均較接近，進(jìn)一步證明了模型的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度。

表1 1 000次非參數(shù)自舉法獲得的西布曲明群體參數(shù)估算值

VPC結(jié)果見(jiàn)圖2，如圖所示有17個(gè)實(shí)測(cè)值(7.1%)在模型的90%預(yù)測(cè)區(qū)間之外。NPDE結(jié)果見(jiàn)圖3，其中QQ圖和分布圖顯示NPDE符合正態(tài)分布。Wilcoxon符號(hào)秩和檢驗(yàn)P=0.843、Fisher方差檢驗(yàn)P=0.276、Shapiro-Wilks正態(tài)分布檢驗(yàn)P=0.218、總的調(diào)整P值為0.653，提示NPDE方差齊性且符合正態(tài)分布。此外，NPDE對(duì)時(shí)間和群體預(yù)測(cè)值作圖顯示未見(jiàn)明顯趨勢(shì)性變化。

圖1 西布曲明最終群體藥動(dòng)學(xué)模型的基本擬合優(yōu)度圖

圖2 西布曲明群體藥動(dòng)學(xué)模型的直觀預(yù)測(cè)檢驗(yàn)

圓圈表示觀測(cè)值，虛線表示模擬數(shù)據(jù)的第5、50和95百分位數(shù)(n=1000)

圖3 西布曲明群體動(dòng)力學(xué)的正態(tài)預(yù)測(cè)分布誤差圖

3 討論

SIB為中樞神經(jīng)作用的減肥藥，其體內(nèi)代謝產(chǎn)物可抑制去甲腎上腺素、5-羥色胺和多巴胺的再攝取，增加飽食感并加速能量消耗。SIB口服后吸收迅速，可被肝臟的CYP3A4代謝為具有藥理活性的代謝物單和雙去甲基的M1與M2，M1與M2進(jìn)一步羥基化和結(jié)合代謝為非藥理活性代謝物M5與M6。本研究結(jié)果顯示，SIB代謝物M2的群體藥動(dòng)學(xué)參數(shù)V1和CL的典型值分別為：7.85 L和1.08 L/h；個(gè)體間變異分別為42.8%，38.5%，提示SIB代謝物M2藥動(dòng)學(xué)的個(gè)體間變異較大。同時(shí)，協(xié)變量篩選未見(jiàn)體重、身高和年齡對(duì)模型參數(shù)有顯著影響，初步提示在肥胖人群中的藥物動(dòng)力學(xué)，對(duì)于實(shí)際應(yīng)用的肥胖人群的體內(nèi)處置過(guò)程可能影響不大。由于納入的是健康志愿者，經(jīng)過(guò)篩選肝腎功能均在正常范圍，沒(méi)有肝腎不正常的結(jié)果，所以最終沒(méi)有考察肝腎功能對(duì)模型參數(shù)的影響。

本研究采用了Bootstrap法進(jìn)行模型驗(yàn)證，結(jié)果顯示Bootstrap法結(jié)果和NONMEM結(jié)果較為接近，模型穩(wěn)定性好。Bootstrap 法通過(guò)對(duì)原樣本有放回的再抽樣, 可較為準(zhǔn)確地估算樣本總體的分布特征，較基于參數(shù)的置信區(qū)間估算方法更可靠。一般認(rèn)為，Bootstrap結(jié)果與抽樣次數(shù)密切相關(guān)，抽樣次數(shù)高于樣本量的20 倍以上, 置信區(qū)間的估計(jì)方可趨于穩(wěn)定[5]。為此本研究進(jìn)行了1 000次Bootstrap以獲得較為準(zhǔn)確的參數(shù)估計(jì)。

本研究采用了VPC和NPDE對(duì)模型的預(yù)測(cè)性能進(jìn)行評(píng)估。VPC是目前評(píng)估模型預(yù)測(cè)性能最為常用的工具，評(píng)估模擬數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)的符合程度以及是否存在趨勢(shì)性，如符合度不佳或存在趨勢(shì)性可能提示模型誤設(shè)，對(duì)結(jié)構(gòu)模型需要進(jìn)行修正。本研究顯示，17個(gè)實(shí)測(cè)值(7.1%)在模型的90%預(yù)測(cè)區(qū)間外，未見(jiàn)顯著趨勢(shì)性，提示模型的預(yù)測(cè)性能較好。NPDE法計(jì)算正態(tài)預(yù)測(cè)分布誤差，評(píng)估分布特征，并評(píng)估群體預(yù)測(cè)值、時(shí)間與NPDE的趨勢(shì)性；若NPDE服從正態(tài)分布，群體預(yù)測(cè)值、時(shí)間與NPDE不存在趨勢(shì)性分布，則提示模型預(yù)測(cè)性能較好。

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EstablishmentofthepopulationpharmacokineticsmodelofsibutramineinChinesehealthyvolunteers

CHEN Xiao-jin1, LI Zhong-dong2, DING Jun-jie3, SHI Xiao-jin2, XU Yi-xin1

(1.Pharmacy Department, Shanghai Healthy Vocational & Technical College, Shanghai 200237,China; 2.Pharmacy Department, Huashan Hospital, Fudan University, Shanghai 200040,China; 3.Children′s Hospital, Fudan University, Shanghai 201102,China)

ObjectiveTo develop the population pharmacokinetics model of sibutramine(SIB) in Chinese healthy volunteers.MethodsTwenty male healthy volunteers were enrolled into the study. 13 blood sampling were drawn after administration of 10 mg SIB within 24 h. The plasma samples for SIB concentration were analyzed using validated HPLC/MS method. The population pharmacokinetics was characterized by non-linear mixed effects model (NONMEM). Visual predictive check (VPC) and normalized predictive distribution error (NPDE) were used to evaluate the predictive ability of the model. The reliability and stability of the population pharmacokinetic model developed was further assessed by a nonparametric bootstrap procedure.ResultsA two-compartment pharmacokinetic model with first-order absorption and elimination was used to describe the concentration-time data. The weight and age had no significant impact on the model parameters. The population typical values(inter-individual variability) of V1，V2，CL，Q, Ka and Tlag were 7.85(42.8%)L，2.03(48.2%)L，1.08(38.5%)L/h，0.289(27.1%)L/h, 1.95(56.8%)h-1and 0.187(17.8%) h respectively. Most of parameter estimates from non-parametric bootstrap procedure were comparable and within 10% of the estimates from NONMEM. The stability and the predictive performance were accepted by Bootstrapping, the goodness-of-fit, VPC and NPDE.ConclusionThe final population pharmacokinetics model of SIB in Chinese healthy was established by NONMEM. The model was steady and reliable.

sibutramine; population pharmacokinetics; nonlinear mixed effects model

陳曉晶(1978-)，女，碩士.Tel：13636656045，E-mail:cxj6164@sina.com.

李中東.Tel：(021)52889307.

R917

A

1006-0111(2012)04-0283-04

10.3969/j.issn.1006-0111.2012.04.010

2011-10-17

2012-05-23