治疗药物监测与给药方案临床药理学精品课件

第一节 治疗药物监测 Therapeutic Drug Monitoring 1 本节内容 一、治疗药物监测的临床意义 二、血药浓度与药效的关系 三、治疗药物监测的指征 四、治疗药物监测应注意的几个问题 五、血药浓度测定的方法 2 治疗药物监测（TDM) 是近20年来在临床药理学和治疗学 领域内兴起的一门新的边缘学科。它 是在药代动力学原理指导下，应用先 进的分析技术，通过测定血液或其它 体液中的药物浓度，从而用于指导临 床合理用药，达到提高疗效，避免或 减少不良反应的目的。 3 同时，它也为药物过量中毒的 诊断以及病人是否遵医嘱用药提供 重要依据。 近年来，国外又将治疗药物监 测称为临床药代动力学监测（ clinical pharmacokinetic monitoring, CPM）。 4 一、治疗药物监测的临床意义 （一）个体化给药（一）个体化给药 人体对药物的反应存在着相当 大的个体差异，在使用教科书或药 品说明书推荐的平均剂量后，并非 所有病人都能得到有效的治疗，对 有些病人无效，而对另一些病人则 可能出现了毒性反应。 5 显然，不同的病人对剂量的需求是不 同的。例如，氢氯噻嗪、利血平、 胍乙啶等抗高血压药的每日剂量在 不同病人相差450倍。 6 由于对药物反应的个体差异， 治疗用药必须遵循 “个体化”原 则，即所用剂量必须因人而异。只 有针对不同病人的具体情况制定出 给药方案，才能使药物治疗安全有 效。 7 大量的临床实践证明，开展治疗 药物监测和实行个体化给药方案从 而摆脱经验式治疗后，使合理用药 水平有了显著提高。 通过治疗药物监测和个体化给 药，使癫痫发作的控制率从47%提 高到74%。 8 在开展治疗药物监测前，老年 心衰病人地高辛的中毒率可高达 44%，经治疗药物监测及给药方案 调整后，地高辛的中毒率可控制在 5%以下。 9 （二）药物过量中毒的诊断（二）药物过量中毒的诊断 测定血浆药物浓度可为药物过 量中毒的诊断与治疗提供重要依据 ，特别是对一些只靠临床观察不易 确诊的病例更是必要。 10 例如扑热息痛的氧化代谢的中间产物有 肝毒性，可致急性肝坏死甚至死亡， 早期使用乙酰半胱氨酸可减轻其肝脏 的毒性，但服用中毒剂量的扑热息痛 的初期中毒症状并不明显，一般在用 药三天后才出现，此时已延误了治疗 机会，进行血药浓度测定可达到早期 诊断与治疗的目的。 11 （三）判断病人用药的依从性（三）判断病人用药的依从性 所谓依从性是指病人是否遵医嘱 用药。在临床上有时药物治疗效果 差并非由于治疗方案不当所致，而 是由于病人未按医嘱用药。据文献 报道，国外有50%以上的病人未按医 嘱用药，表现为非依从性，从而导 致治疗失败。 12 通过治疗药物监测可及时发现 病人在治疗过程中是否停药、减量 或超量用药，进而说服病人应按医 嘱用药。 13 二、血药浓度与药效的关系 l l 一般来说，受体部位的药物浓度与其一般来说，受体部位的药物浓度与其 药物效呈正相关，而且受体部位的药药物效呈正相关，而且受体部位的药 物浓度与血浆药物浓度存在平行关系物浓度与血浆药物浓度存在平行关系 。 l 药物须以一定速度和足够浓度达到作 用部位（受体部位）才能产生其治疗 作用。 14 l但因目前科技水平的限制，受体部位 的药物浓度难以直接测定。 l对多数药物来说，受体部位的药物浓 度与血浆药物浓度存在平行关系，作 用强度与血药浓度的关系比作用强度 与剂量之间的关系密切得多。 l早在20世纪40年代Brodie就发现了这 一重要现象。 15 l不同种属的动物在相同的血药浓度时 可产生极为相似的药理作用。 l按100mg/kg同样剂量的环己巴比妥给 予小鼠、家兔和大鼠，由于生物转化 速率不同而使其睡眠时间相差47倍 ，而三种动物在转醒时的血药浓度均 在60g/ml左右。 16 l有些药物虽然有效剂量种属差 异很大，但有效血药浓度非常 相近。 l例如，保泰松抗炎作用的剂量 在兔和人相差几十倍，但其有 效血药浓度都在100150g/ml 之间。 17 l苯妥英钠抗癫痫与抗心律失常的有效 血药浓度为1020g/ml。 l当血药浓度增至2030g/ml时出现 眼球震颤，至3040g/ml时出现运 动失调，超过40g/ml可出现精神异 常。 l地高辛的血浓度在12ng/ml时出现 强心作用，当其血药浓度在3ng/ml时 可出现中毒症状。18 l多数药物的血药浓度与药物效应之间 存在着良好的相关性。 l实际上，这也是实施治疗药物监测的 基础。通过治疗药物监测可了解所用 剂量的治疗水平，从而指导临床对用 药剂量进行反馈调整，使血药浓度处 在有效范围之内，以避免药物中毒或 治疗无效。 19 根据血药浓度与药效的关系，可将 血药浓度划分为三个范围：无效范围、 治疗范围与中毒范围 图4-1 血浆药物浓度与药效的关系 治疗范围 中毒范围 无效范围 C 最大耐受浓度 最小有效浓度 20 治疗范围又称有效血药浓度范围 ，是指最小有效浓度（minimum effect concentration, MEC）与最 大耐受浓度（maximum tolerated concentration, MTC）之间的范围 。 21 临床上常将治疗范围内的血药 浓度值作为个体化给药的目标值 。 就多数人来说，血药浓度在治 疗范围之内，药物显效而无毒。 低于其下限，疗效不佳；高于其 上限，常致毒性反应。 22 三、治疗药物监测的指征 l在临床上并非所有药物都需进行治疗 药物监测。当药物本身具有快速而简 便的效应指标时就可不必进行血药浓 度测定。例如，抗高血压药，血压值 是快速而简便的药效指标，测定血压 下降的程度，就可知道药物作用强弱 并能对剂量进行调整。 23 l同样，利尿药（以体重为药效指标 ）、口服抗凝血药（以凝血酶原时 间为药效指标）或降血糖药（以血 糖为药效指标）等都不需要进行治 疗药物监测。 l对于毒性小且有效治疗浓度范围很 大的药物，亦无需进行血药浓度测 定。 24 下列情况可进行治疗药物监测： （一）治疗指数低的药物 （二）具有非线性动力学特征的药物 （三）治疗作用与毒性反应难以区分 （四）肝肾心功能不全 （五）合并用药 25 （一）治疗指数低的药物 l治疗指数低的药物，其有效血 药浓度范围狭窄，治疗量与中 毒量十分接近，易产生毒副作 用，故应进行治疗药物监测。 26 如地高辛、奎尼丁、普鲁卡 因胺、氨茶碱、氨基苷类抗生 素、抗癫痫药、甲氨喋呤等。 这些药物常需根据药代动力学 原理以及病人的治疗药物监测 的具体结果，仔细设计和调整 给药方案。 27 （二）具有非线性动力学特征的药物 l这类药物在体内的消除能力有一定限 度，即体内消除药物的能力易为药物 用量所饱和。当出现饱和限速时，剂 量稍有增加其血药浓度可超比例的增 加，半衰期也随着剂量增加而延长， 药物易在体内蓄积而发生中毒。如苯 妥英钠、水杨酸类、茶碱、保泰松等 。 28 （三）治疗作用与毒性反应难以区分 l地高辛对室上性心律失常有治疗作用 ，但它也可以引起室上性心律失常的 毒性反应。测定血浆药物浓度有助于 区分该心律失常是由于用药剂量不足 或用药过量所致。 29 据文献报道，有两例心房纤颤病 人，服用常量地高辛后，心室率仍不 减慢。经血药浓度测定发现一人血药 浓度为2.9 ng/ml，已达到中毒浓度 ；另一人的血药浓度仅为0.7 ng/ml ，低于有效血浓度。前一个病人减量 ，避免了毒性进一步加剧，后一个病 人增加剂量，心室律得以控制。 30 （四）肝、肾、心功能不全 l 肝功能不全或衰竭的病人，使用经肝 代谢的药物（利多卡因、茶碱等）消 除变慢，血浆中药物结合蛋白减少。 l肾功能不全或衰竭的病人，使用经肾 排泄的药物（氨基苷类抗生素等）排 泄减少。 31 l心功能不全或衰竭的病人，心输出 量减少，使肝、肾血流量减少致使 药物（利多卡因等）消除变慢。 l在这些情况下常需通过测定血药浓 度进而对剂量进行反馈调整。 32 （五）合并用药 l合并用药常致药物相互作用而使药物 的吸收、分布、生物转化和排泄发生 改变，可通过测定血药浓度对剂量进 行调整。例如奎尼丁与地高辛合用可 使地高辛的血药浓度增加2.5倍，应 减少地高辛给药剂量以避免药物中毒 。 33 长期合并使用肝药酶诱导剂 或抑制剂时，导致药物代谢改 变，亦可使血药浓度降低或升 高。 34 l 有关治疗药物监测的具体药物 品种，常随实验室条件和医院性质 的不同而异。 l 表4-2为目前在临床上常进行监 测的药物。 35 类 别药 物 抗癫痫药 苯妥英钠、苯巴比妥、丙戊 酸钠、扑米酮、乙琥胺、 卡马西平 三环类抗抑 郁药 阿米替林、去甲阿米替林、 丙咪嗪、去甲丙咪嗪 抗躁狂药 碳酸锂 解热镇痛抗 风湿药 水杨酸 36 强心苷类 地高辛、洋地黄毒苷 抗心律失常 药 利多卡因、奎尼丁、普鲁卡 因胺、丙吡胺、胺碘酮 治疗哮喘药 茶碱 抗生素类 庆大霉素、卡那霉素、丁胺 卡那霉素、妥布霉素、链霉 素、氯霉素、万古霉素 免疫抑制药 环孢素 抗肿瘤药 甲氨蝶呤 37 四、治疗药物监测应注意的几个问题 （一）影响血药浓度与药效关系的因素 （二）血药浓度测定方法的建立和验证 （三）采血的时间与方法 38 （一）影响血药浓度与药效关系的因素 治疗药物监测中的理论基础是血 药浓度与药效直接相关。但应指出， 许多因素如活性代谢物、手性药物对 映体、效应器官对药物的反应性等均 可影响血药浓度与药效之间的相关性 。由于有上述复杂因素的存在，对测 得的血药浓度结果作解释时必须慎重 。 39 1.1.活性代谢物活性代谢物 l许多药物在体内可形成具有药理活性的 代谢物，前体药物则主要通过这种体内 活化的方式产生药理作用。 l除前体药物外，一般情况下由于活性代 谢物浓度低时显得并不重要，然而当活 性代谢物浓度高、活性较强或肝肾功能 障碍时，对活性代谢物的存在应给予足 够的重视。 40 l例如，普鲁卡因胺的体内活性代谢 物乙酰普鲁卡因胺（NAPA）半衰期 较长，且主要通过肾脏排泄。在普 鲁卡因胺给药2天以上，NAPA可在血 浆蓄积，肾功衰竭病人NAPA严重蓄 积可达原形药数倍以上，此时即使 普鲁卡因胺血浆浓度低于有效浓度 ，仍可产生明显的抗心律失常作用 。 41 l在上述情况下仅测原形药的浓 度显然不能反映真实情况，应 该测定活性代谢物的血浆浓度 。 42 l目前可监测活性代谢物的有：胺碘 酮及N-脱乙基胺碘酮、奎尼丁及3- 羟基奎尼丁、扑米酮及苯巴比妥、 普鲁卡因胺及NAPA，普萘洛尔及4- 羟基普萘洛尔等。 43 2.2.手性药物对映体手性药物对映体 l同一手性药物的不同对映体具有不同 的药理活性和不同的药代动力学特征 。 l从立体化学角度看，目前临床上应用 的手性药物消旋体实际上不是单一物 质，而是左旋体与右旋体各半的混合 物，如果对各个对映体不能分别加以 监测，将对测定结果的分析产生误差 。 44 l例如，环己巴比妥的S型对映体有药理 活性，但其清除率仅为非活性对映体（ R型环己巴比妥）的1/3。故S型环己巴 比妥具有较高的血药浓度且半衰期较长 。在临床上当给予消旋体R，S-环己巴 比妥后，该消旋体的血药浓度低于有活 性的S型对映体，故测定消旋体的血浆 浓度不能反映活性部分的血药浓度与效 应之间的相关性。 45 l表4-3及表4-4列举了不同对映 体药效及总体清除率的一些手 性药物。 46 表表4-3 4-3 对映体的药效对映体的药效 药物（）（+） 氯胺酮引起CNS兴奋麻醉作用强 喷他佐辛较强的止痛与 呼吸抑制作用 引起主观焦虑 感觉 戊巴比妥镇静作用强引起CNS兴奋 普萘洛尔-阻断作用强-阻断作用弱 维拉帕米对房室传导起 负性传导作用 心血管作用弱 47 表4-4 对映体的总体清除率（ml/min ） 药物（+）（ ） 快清/慢清 醋硝香豆素3549614.0 维拉帕米80014001.8 华法林781261.6 苯巴比妥40321.3 普萘洛尔120010001.2 48 l目前，分别测定不同对映体的血药 浓度尚有许多困难，但随着分析测 定技术的发展，使在治疗药物监测 中能够实现这一目的，这对指导临 床合理用药是很有益处的。 49 3.3.注意靶器官对药物的反应性的影响注意靶器官对药物的反应性的影响 l在评价血药浓度时必须重视靶器官（ 效应器官）对药物反应性的影响。疾 病的病理过程或某些治疗措施能够改 变靶器官对药物的反应性。这时，即 使血药浓度相同，也能可引起不同的 药理效应。 50 例如低血钾、高血钙、甲状腺功 能低下以及心肌缺血等因素均能增 强心肌对地高辛的敏感性。 此时，地高辛的血浆浓度虽在治 疗范围之内也可出现毒性反应。 51 l特殊病人群体 l如在老年、儿童，靶器官对药物的 反应性也可发生改变，这种改变与 药代动力学改变无关。 52 例如，老年人往往对中枢抑制药 的敏感性增强，结果使得该类药物 的安全范围变得更窄。相反，老年 人对-肾上腺素受体激动剂及阻断 剂的反应性降低，这可能与老年人 -受体数目减少有关。 53 l此外，许多药物在反复应用时可产 生耐受性，即使血药浓度在相同范 围内也可出现不同的药理效应。 54 4.4.血药浓度与药效无关或很少相关的情血药浓度与药效无关或很少相关的情 况况 l血药浓度与药效无关主要指那些与受体 呈不可逆性结合的药物以及称之为“打 了就跑”（hit and run）的药物。因 为它们的效应持续时间较药物在血中停 留时间长，即使它们在血浆中浓度消失 ，其作用仍能维持较长时间。 例如单胺氧化酶抑制剂、胆碱酯酶抑制 剂、利血平以及抗癌药等。 55 l炎症时血浆中1-酸性糖蛋白含量增加 。许多碱性药物如利多卡因、丙吡胺等 主要与1-酸性糖蛋白结合。 l因此，在炎症状态时这些药物的血浆总 浓度增高，这是由于血浆中结合型药物 （无药理活性）浓度增高，而游离型药 物（有药理活性）浓度并不增加。 56 l若仅测定血浆药物总浓度，则其与药 效相关性很小，而血浆中游离药物浓 度与药效有良好相关性。尽管血浆中 游离药物浓度更能反映药物效应，但 测定血浆游离药物浓度，技术上还存 在许多困难。 l目前，在开展治疗药物监测时，仍常 规地对血浆药物总浓度进行测定。 57 （二）血药浓度测定方法的建立和验证 由于人体内药物浓度低且干扰因 素较多，在进行治疗药物监测时首 先必须建立一个测定血浆或其它生 物样品中药物浓度的方法，并经过 方法验证后才能进行试验。 58 1 1特异性特异性 l特异性（specificity）即专一性 ，是指所建立的方法必须证明所测 定的物质是原形药物或特定的活性 代谢物，内源性物质和相应的代谢 物不得干扰样品的分析。 59 2 2线性范围和标准曲线线性范围和标准曲线 l 线性（linearity）是指所测定物质 与响应间的相关性。这种相关性用回 归分析方法（如用加权最小二乘法） 所得的回归方程来评价。 60 l标准曲线高低浓度范围为线性范围 ，在线性范围内的浓度测定结果应 能达到试验要求的精密度和准确度 ，并应覆盖全部待测浓度，不允许 将线性范围外推求算未知样品的浓 度。 61 3 3精密度精密度 l精密度（precision）又称之为重 复性（reproducibility），测得 的结果应能够重复。测定方法的精 密度用日内、日间相对标准差（ RSD。 62 4 4准确度准确度 l准确度（accuracy）是指测得的生物 样品的浓度与真实浓度的符合程度， 一个好的测定方法所得结果应与真实 值一致或十分接近。 63 l准确度可用偏差（bias）或回收 率表示。 l 偏差即为测定结果与真实值之间 的差值，差值越小说明与真实值 越吻合，即方法越可靠。偏差一 般应小于15%。 64 l回收率是将药物纯品加到生物样品 中，以测得的含量与加入纯品含量 相比求出回收率，同样在标准曲线 范围内选择低、中、高三个浓度， 每个浓度重复5次，一般应高于60% 。 65 5. 5. 灵敏度灵敏度 l灵敏度用最低检测浓度或定量限（ limit of quantitation, LOQ）表示 ， l定量限是标准曲线上最低浓度点，表 示测定样品中符合准确度和精密度要 求的最低药物浓度，一般以ng/ml（ g/L）或g/ml（mg/L）表示。 66 l多数药物的有效血浓度在ng或 g/ml水平，测定方法的最低定 量限必须在这一水平内。 67 6. 6. 样品稳定性样品稳定性 对含药生物样品在室温、冰冻和 冻融条件下进行稳定性考查。 68 7. 7. 方法学质控方法学质控 l在测定血浆或其它生物样品中药物浓度时应 进行质量控制： （1）分析方法基本建立后，应由项目负责人提 出未知浓度样品管（510个），用单盲法具 体方法研究者盲）考查其方法的可靠法。 （2）在每批样品测定时应同时制备低、中、高 3份质控（标准浓度）管或制备标准曲线。 69 （三）采血时间与方法 血浆药物浓度测定值是指导设 计合理给药方案的重要数据。恰当 时间与合适方法采取血样是确保血 药浓度真实性的重要保证。一般应 注意下述因素。 70 1.1.多次给药时应在达稳态浓度时采血多次给药时应在达稳态浓度时采血 l一般需45个半衰期，以便考查与设 定的安全有效血药浓度（目标浓度） 的符合程度。若改变给药方案，采血 时间也应重新等待45个半衰期。 71 l对于毒性大的药物也可考虑在连续 给药后2个半衰期采血，根据此次 血药浓度可对剂量进行必要的调整 ，以避免药物中毒。 72 l对于因药酶诱导而改变自身代 谢的药物如卡马西平、苯妥英 钠等，在改变给药剂量后应等 待24周再采血，以避免血药 浓度出现偏高或偏低的误差。 73 2.2.用于设计给药方案时应按方法不同用于设计给药方案时应按方法不同 的要求，在设定的时间采血。的要求，在设定的时间采血。 l当怀疑病人出现药物中毒时可在任 意时间采血。 74 3.3.应考虑对峰谷血药浓度的测定应考虑对峰谷血药浓度的测定 l对于半衰期短的药物如庆大霉素（ t1/2=2.5h）等，最好知道峰谷浓度。 在给药后不久（例如静脉注射后15分 钟）采血一次，以测峰浓度。下次给 药前再采血一次，以测谷浓度。以考 证血药浓度波动是否在有效无毒范围 之内。 75 l对于半衰期长的药物如环孢素（ t1/227h）等，最好知道谷浓度 。在下次给药前采血一次，以考 证血药浓度水平是否在有效浓度 之下。 76 4. 4.应准确记录病人给药时间及采血应准确记录病人给药时间及采血 时间，以便对测得结果进行分析与时间，以便对测得结果进行分析与 解释。解释。 l血样应避免溶血，并应立即送检测 部门处理，以免影响测得结果。采 血管不可随意代用，如有些药物可 被塑料管吸附，影响测得结果的准 确性。 77 五、血药浓度测定方法 治疗药物监测离不开体液药物测定 ，特别是血药浓度的测定。 血药浓度测定大致有三种方法，即 免疫学方法，光谱学方法与色谱学方 法。由于光谱学方法的灵敏度低，专 一性差，已很少单独使用，常与色谱 学方法结合使用。 78 （一）免疫学方法 目前常用的免疫学方法有 l荧光偏振免疫分析法（fluorescence polarization immunoassay, FPIA） ， l酶多种免疫分析法（enzyme multiplied immunoassay technique, EMIT）。 79 l酶联免疫吸附分析法（enzyme linked immuno-sorbent assay, ELISA）， l荧光免疫分析法（fluroscence immunoassay, FIA） l放射免疫法（radioimmunoassay, RIA）等。 80 l这些方法近年来发展很快，尤其是商 品化的自动化仪器的发展（如TDX仪 及EMIT仪等）以及各种药物浓度测定 免疫试剂盒的问世，大大方便了治疗 药物监测工作。 l一般说来，目前常规监测的药物品种 均可用免疫学方法进行快速、准确的 测定。 81 l l 免疫学方法的测定原理是利用特异性很高免疫学方法的测定原理是利用特异性很高 的抗原抗体竞争结合反应。的抗原抗体竞争结合反应。 以荧光偏振免疫分析法为例，该法所 提供的试剂盒内含有一定量的荧光素标记 的药物即标记抗原（F-Ag）以及一定量的 抗体（Ab），它们在试管内混合后形成抗 原抗体结合物（F-Ag-Ab），从而改变了标 记抗原的荧光偏振度。 82 偏振度的改变程度与F-Ag-Ab的 浓度呈正比。若试管内加入血 样，其中的药物（抗原Ag）将 会与标记抗原F-Ag竞争抗体（ Ab），形成Ag-Ab结合物，而使 F-Ag-Ab的生成量减少。 83 血药浓度越高，Ag-Ab生成越多 ，而F-Ag-Ab生成越少，因而荧光 偏振度的改变越小，即待测血浆样 品中药物浓度与其荧光偏振程度呈 反比。 该法就是以抗原抗体竞争结合反 应，通过测定荧光偏振度的改变而 定量药物浓度的。 84 （二）色谱法 色谱法主要包括 l气相色谱法（gas chromatography,GC ） l高效液相色谱法（high performance liquid chromatography, HPLC） 85 l在治疗药物监测中主要是应用HPLC 法。除少数药物如地高辛、锂盐外 ，HPLC法几乎可以测定常规监测的 所有药物，它不仅能测定原形药， 而且还能测定代谢物。 86 l又加上价格相对便宜，所以在治疗 药物监测中有很大作用。但该法测 定反馈速度较慢，而且生物样品处 理相对复杂。表4-4对各种测定方 法作了比较。 87 l 药物浓度测定的结果直接关系到治疗