生理藥動(dòng)學(xué)模型結(jié)合全細(xì)胞膜片鉗技術(shù)評(píng)價(jià)胺碘酮和去甲基胺碘酮的體外腎臟安全性
來(lái)源
《中國(guó)醫(yī)藥》
2022年7月第17卷第7期
作者
杜海燕,李靜,張穎超,趙玉林,劉之光,郭成軍,蘇俊武,林陽(yáng)
首都醫(yī)科學(xué)院附屬上海東直門(mén)診所藥事部
首都醫(yī)科學(xué)院附屬上海東直門(mén)診所心外科
首都醫(yī)科學(xué)院附屬上海東直門(mén)診所小兒腎臟中心
摘要
目的:通過(guò)生理藥動(dòng)學(xué)(PBPK)模型結(jié)合全細(xì)胞膜片鉗技術(shù)研究胺碘酮及其活性代謝產(chǎn)物去甲基胺碘酮對(duì)心肌細(xì)胞hERG通道和動(dòng)作電位的影響,評(píng)價(jià)其體外腎臟安全性?
方式:基于復(fù)合PBPK模型預(yù)測(cè)胺碘酮?去甲基胺碘酮在人體心肌藥動(dòng)學(xué)曲線(xiàn)?選用模型預(yù)測(cè)的胺碘酮?去甲基胺碘酮含量(預(yù)測(cè)胺碘酮血清含量0.76mg/L,心肌含量17mg/L)?預(yù)測(cè)去甲基胺碘酮血清含量0.13mg/L,心肌含量8.5?17mg/L)分別灌流細(xì)胞(hERG)?人干細(xì)胞誘導(dǎo)分化心肌細(xì)胞,采用全細(xì)胞膜片鉗技術(shù)記錄并觀察抗生素對(duì)外向鉀流?心肌細(xì)胞動(dòng)作電位的影響?
結(jié)果:PBPK模型預(yù)測(cè)胺碘酮心肌含量約為血清含量的23倍,而去甲基胺碘酮心肌含量是血清的約130倍?靜脈滴注或口服多次給藥后胺碘酮的血清?心肌含量均基本保持恒定,而去甲基胺碘酮的血清?心肌含量均呈持續(xù)下降,去除平緩,易積聚?胺碘酮和去甲基胺碘酮均對(duì)hERG通道有較強(qiáng)的抑制作用,并呈含量依賴(lài)性;胺碘酮在血清含量?心肌含量下,對(duì)hERG通道的抑制率分別為78.9%和95.8%,去甲基胺碘酮在血清含量?心肌含量下(0.13?8.5?17mg/L)對(duì)hERG通道的抑制率分別為28.3%?87.4%和96.7%?胺碘酮?去甲基胺碘酮在血清含量下對(duì)心肌細(xì)胞動(dòng)作電位的影響不明顯,但在心肌含量下對(duì)動(dòng)作電位幅度?動(dòng)作電位時(shí)程?靜息電位均有較強(qiáng)的抑制作用,并使動(dòng)作電位領(lǐng)取頻度推進(jìn),且呈現(xiàn)含量依賴(lài)性?
推論:臨床常用劑量下,分布在心肌的胺碘酮?去甲基胺碘酮對(duì)鉀離子流?心肌動(dòng)作電位均有顯著的抑制作用?這些抑制作用可能對(duì)心率失常的心肌在一定程度上有益,但可能具有一定的安全性風(fēng)險(xiǎn),非常是去甲基胺碘酮在心肌組織的積聚效應(yīng)?
關(guān)鍵詞
生理藥動(dòng)學(xué)模型;全細(xì)胞膜片鉗;胺碘酮;去甲基胺碘酮;腎臟安全性
正文
胺碘酮是以Ⅲ類(lèi)抗心率失常作用為主的多離子通道阻滯劑,兼顧Ⅰ?Ⅱ?Ⅳ類(lèi)抗心率失常抗生素的電生理作用?手冊(cè)及循證醫(yī)學(xué)證據(jù)顯示,胺碘酮是目前臨床應(yīng)用最廣泛的低毒抗心率失常藥[1-3]?但同時(shí),腎臟不良風(fēng)波也是胺碘酮的主要不良反應(yīng)之一[4],主要表現(xiàn)為心動(dòng)過(guò)緩/QT間期延長(zhǎng)?胺碘酮藥動(dòng)學(xué)特點(diǎn)復(fù)雜,個(gè)體差別較大,且抗生素血清含量與效果和毒副反應(yīng)并不呈反比,其代謝產(chǎn)物去甲基胺碘酮亦具有較強(qiáng)的電生理特點(diǎn)[5-6]?臨床實(shí)踐中使用差別很大,欠缺藥動(dòng)學(xué)指導(dǎo)下的規(guī)范化使用[7]?我們基于以前構(gòu)建的胺碘酮?去甲基胺碘酮復(fù)合生理藥動(dòng)學(xué)(PBPK)模型[8],結(jié)合全細(xì)胞膜片鉗技術(shù),預(yù)測(cè)胺碘酮?去甲基胺碘酮在心肌組織的分布曲線(xiàn),進(jìn)一步評(píng)估抗生素體外腎臟安全性,為臨床安全使用胺碘酮提供根據(jù)?
材料與技巧
1.1材料
細(xì)胞系:穩(wěn)定抒發(fā)hERG鉀通道的細(xì)胞系(美國(guó)公司);人干細(xì)胞誘導(dǎo)分化心肌細(xì)胞及相應(yīng)心肌細(xì)胞培養(yǎng)基(北京柏壽生物技術(shù)有限公司)?試劑:胺碘酮注射液(商品名:可達(dá)龍,諾華安萬(wàn)特上海藥業(yè)有限公司);去甲基胺碘酮(日本Inc.)?儀器:EPC-10放大器系統(tǒng)(日本HEKA公司)?
1.2方式
1.2.1胺碘酮PBPK模型預(yù)測(cè)抗生素腎臟組織分布
借助原本構(gòu)建的胺碘酮?去甲基胺碘酮復(fù)合PBPK模型[8],模擬臨床常規(guī)靜脈滴注多次給藥后[第1天:首劑負(fù)荷靜脈注射150mg/10min(3ml),此后滴注360mg/6h,剩余18h滴注540mg(0.5mg/min);第2~4天:維持滴注720mg/24h],胺碘酮和去甲基胺碘酮的心肌抗生素含量-時(shí)間曲線(xiàn);模擬臨床常規(guī)多次口服給藥后(首劑800mg/d,此后200mg/8h,連續(xù)給藥4d),胺碘酮和去甲基胺碘酮的心肌抗生素含量-時(shí)間曲線(xiàn)?
1.2.2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和細(xì)胞膜片鉗檢查
按照胺碘酮PBPK模型模擬靜脈多次給藥血清?心肌含量分組:胺碘酮組(模型預(yù)測(cè)血清含量0.76mg/L,心肌含量17mg/L)?去甲基胺碘酮組(模型預(yù)測(cè)血清含量0.13mg/L,心肌含量8.5mg/L?17mg/L)?空白溶劑對(duì)照組?
細(xì)胞膜片鉗檢查方式參照文獻(xiàn)[9]?將3×103個(gè)細(xì)胞鋪到蓋玻片上,置24孔板中培養(yǎng),18h左右后,細(xì)胞密度≤80%?在倒置顯微鏡(中國(guó)Motic公司AE3131E型)下操縱微電極操縱儀(日本MCI公司型)將記錄電極接觸到細(xì)胞上,采用全細(xì)胞記錄模式?記錄并觀察內(nèi)向鉀流[hERG(IKr)]?干細(xì)胞誘導(dǎo)心肌細(xì)胞動(dòng)作電位?待訊號(hào)穩(wěn)定后,依次灌流給與不同含量的抗生素,觀察動(dòng)作電位參數(shù)的變化,記錄期間獨(dú)立重復(fù)測(cè)量?所有電生理實(shí)驗(yàn)均在溫度下進(jìn)行?當(dāng)形成全細(xì)胞封接后,轉(zhuǎn)為電壓鉗模式,細(xì)胞膜電壓鉗制于0pA,連續(xù)記錄心肌細(xì)胞自發(fā)動(dòng)作電位?實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)由EPC-10放大器(日本HEKA公司)進(jìn)行采集并存儲(chǔ)于軟件(日本HEKA公司)中?
1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)剖析
采用SAS8.0統(tǒng)計(jì)軟件處理數(shù)據(jù)?給藥前后動(dòng)作電位參數(shù)變化采用隨機(jī)區(qū)組殘差剖析檢驗(yàn)?P<0.05為差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義?
內(nèi)容由凡默谷小編查閱文獻(xiàn)選定，排版與編輯為原創(chuàng)。如轉(zhuǎn)載細(xì)胞膜片細(xì)胞膜片，請(qǐng)尊重勞動(dòng)成果，標(biāo)明來(lái)始于凡默谷公眾號(hào)。
結(jié)果
2.1胺碘酮PBPK模型預(yù)測(cè)抗生素心肌組織分布
借助PBPK模型分別預(yù)測(cè)多次靜脈滴注?口服給藥后,胺碘酮和去甲基胺碘酮在腎臟的組織分布見(jiàn)圖1?
結(jié)果顯示:①模型預(yù)測(cè)胺碘酮心肌含量約為血清中的23倍,而去甲基胺碘酮心肌含量是血清的約130倍;②胺碘酮多次靜脈滴注給藥后,胺碘酮和去甲基胺碘酮在血清?心肌組織中含量均持續(xù)下降,呈積聚的狀態(tài)?非常是去甲基胺碘酮,給藥期間含量快速下降,給藥停止16d后藥時(shí)曲線(xiàn)仍緩慢,去除特別平緩?胺碘酮心肌含量范圍17.0~26.7mg/L,去甲基胺碘酮心肌含量為17~40mg/L;③胺碘酮多次口服給藥后,胺碘酮在血清?心肌含量基本能保持恒定,心肌含量范圍8~14mg/L;去甲基胺碘酮在血清及心肌中明顯積聚,多次給藥后心肌峰含量持續(xù)下降至54.35mg/L?
2.2胺碘酮?去甲基胺碘酮體外心肌安全性評(píng)價(jià)
我們采用了實(shí)測(cè)血清平均含量(胺碘酮0.76mg/L,去甲基胺碘酮0.13mg/L)和較低的心肌含量(胺碘酮心肌含量17mg/L,去甲基胺碘酮心肌含量17mg/L,因作用太強(qiáng),又加測(cè)減半含量8.5mg/L)進(jìn)行體外膜片鉗實(shí)驗(yàn)?借助膜片鉗技術(shù)檢查了在PBPK模型預(yù)測(cè)的含量范圍內(nèi),胺碘酮及其活性代謝產(chǎn)物去甲基胺碘酮對(duì)hERG鉀離子通道的作用,以及對(duì)干細(xì)胞誘導(dǎo)心肌細(xì)胞動(dòng)作電位的影響?結(jié)果顯示,胺碘酮在血清含量?心肌含量下,對(duì)hERG通道的抑制率分別為78.9%和95.8%,去甲基胺碘酮在血清含量?心肌含量下(0.13?8.5?17mg/L)對(duì)hERG通道的抑制率分別為28.3%?87.4%和96.7%,與含量呈正相關(guān)?胺碘酮?去甲基胺碘酮對(duì)干細(xì)胞誘導(dǎo)心肌細(xì)胞動(dòng)作電位的影響:與空白溶劑對(duì)照組比較,血清含量下,胺碘酮?去甲基胺碘酮對(duì)動(dòng)作電位的影響不明顯,但在心肌含量下可明顯抑制動(dòng)作電位幅度?動(dòng)作電位時(shí)程?靜息電位,使動(dòng)作電位領(lǐng)取頻度推進(jìn),并呈現(xiàn)含量依賴(lài)性?胺碘酮組17mg/L時(shí),去甲基胺碘酮組17mg/L時(shí)以上各指標(biāo)及去甲基胺碘酮組8.5mg/L時(shí)動(dòng)作電位領(lǐng)取頻度與空白溶劑對(duì)照組比較差別均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P<0.05)?見(jiàn)圖2?
討論
胺碘酮作為目前臨床上應(yīng)用廣泛的抗心率失常藥,已被證明是維持心房顫動(dòng)病人竇性心率的有效抗生素?但是,也有研究報(bào)導(dǎo)其具有延長(zhǎng)QT間期?致扭轉(zhuǎn)型室性心動(dòng)過(guò)速等的致心率失常作用,胺碘酮的使用與較高的死亡率以及腎臟功能增加狀態(tài)之間存在關(guān)聯(lián)[10]?且這些潛在的風(fēng)險(xiǎn)未能預(yù)測(cè)?
胺碘酮及其活性代謝產(chǎn)物去甲基胺碘酮都有較高的脂胺類(lèi),易在心?肺?肝?脂肪等組織積聚,這種組織中的抗生素含量遠(yuǎn)小于血清含量,易造成心?肺?肝等臟器的功能異常?往年藥動(dòng)學(xué)研究多關(guān)注抗生素在血液循環(huán)的曝露量,并且常年服食胺碘酮病人實(shí)測(cè)值顯示心肌組織抗生素含量與血清含量相關(guān)性很差[6],血藥含量檢測(cè)尚不能挺好地指導(dǎo)臨床安全服藥?
我們以前構(gòu)建并驗(yàn)證了胺碘酮?去甲基胺碘酮的復(fù)合PBPK模型[8],并分別預(yù)測(cè)靜脈滴注?口服給藥后胺碘酮?去甲基胺碘酮在組織臟器中的抗生素分布特點(diǎn)?其中,胺碘酮心肌含量約為血清含量的23倍,而去甲基胺碘酮心肌含量是血清的約130倍,與之前報(bào)導(dǎo)的病人實(shí)測(cè)值相像[6]?我們同時(shí)預(yù)測(cè)到靜脈滴注?口服多次給藥后胺碘酮的血清?心肌含量均基本保持恒定,而去甲基胺碘酮的血清?心肌含量均呈持續(xù)下降?文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)去甲基胺碘酮在胰臟生成后步入胃液,隨胃液排入肝臟,存在柔腸循環(huán)[11],故其血清和組織含量隨醫(yī)治時(shí)間的延長(zhǎng)而減小,我們的預(yù)測(cè)結(jié)果與之一致?預(yù)測(cè)給藥停止16d后,去甲基胺碘酮代謝清除平緩,心肌含量仍較高,須要非常注意?
本研究結(jié)果顯示,胺碘酮及去甲基胺碘酮在血清?心肌含量下對(duì)hERG通道具有顯著抑制作用,并呈含量依賴(lài)性?同時(shí),在心肌含量下,胺碘酮及去甲基胺碘酮均使心肌細(xì)胞靜息電位下降(絕對(duì)值增加),動(dòng)作電位驅(qū)動(dòng)力減小,幅度顯著增加,似有致心肌QT間期減短的效應(yīng)?提示胺碘酮及其活性代謝產(chǎn)物去甲基胺碘酮的致心率失常效應(yīng)似乎與其含量相關(guān),鑒于我們所選擇心肌含量是心肌血藥含量-時(shí)間曲線(xiàn)中較低的含量點(diǎn),目前臨床常用給藥方案下,預(yù)測(cè)胺碘酮及其活性代謝產(chǎn)物去甲基胺碘酮的綜合腎臟安全風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較大?具體作用機(jī)制尚需進(jìn)一步研究闡述?有研究報(bào)導(dǎo)QT間期減短致降低心率失常和心源性身亡風(fēng)險(xiǎn)[12],提示該藥的腎臟安全風(fēng)險(xiǎn)不容忽略?
其實(shí),我們建立的PBPK模型顯示,常規(guī)給藥劑量時(shí),胺碘酮?去甲基胺碘酮的心肌含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于血清含量?體外研究顯示,上述抗生素在血清含量下對(duì)鉀離子流有顯著的抑制作用,心肌含量下藥物對(duì)鉀離子流及心肌動(dòng)作電位的抑制作用大大提高,腎臟安全風(fēng)險(xiǎn)顯著下降?非常是活性代謝產(chǎn)物去甲基胺碘酮對(duì)各項(xiàng)電生理指標(biāo)的抑制作用均不高于母藥胺碘酮,隨著給藥次數(shù)的降低,其心肌含量持續(xù)積聚,腎臟安全風(fēng)險(xiǎn)存在下降趨勢(shì)?提示我們可能須要適當(dāng)增加胺碘酮的臨床給藥劑量?臨床研究結(jié)果顯示,心率失常病人堅(jiān)持常年小劑量服食胺碘酮醫(yī)治有效率達(dá)93.02%,且安全可靠[13]?最新循證研究更傾向于100~200mg/d低劑量給藥[14]?
假如通過(guò)PBPK模型調(diào)整病人維持劑量,使抗生素在心肌的含量保持在恒定安全含量區(qū)域,或有助于臨床愈發(fā)安全有效地使用胺碘酮,尚須要進(jìn)一步的臨床研究驗(yàn)證?
參考文獻(xiàn)
詳見(jiàn)《中國(guó)醫(yī)藥》2022年7月第17卷第7期