氨基糖苷类抗生素治疗药物监测及其毒理机制研究进展|庆大霉素|氨基糖苷|耳毒性|肾毒性

来源：中国药理学与毒理学杂志2019年12月第33卷第12期邓阳¹′²，肖亦莎³，李昕¹′²，徐兵¹′²，黄珺晨¹′²

要点一览

1、对于治疗窗窄、易发生不良反应且个体差异较大的氨基糖苷类抗生素（aminoglycoside antibiotics，AmAn），尤其需要定期进行TDM...

2、目前大多研究主要从抵御氧化应激来拮抗AmAn耳毒性：① 中药拮抗AmAn氧化应激损伤...

3、细菌对AmAn产生抗性的机制主要有3种。①AmAn在细胞内浓度过低而产生抗性：大部分假单胞菌属...

一、治疗药物监测

1.1 药动学/药效学

AmAn属于静止期杀菌药，能与细菌核糖体中的30S亚基结合，抑制细菌蛋白质的合成，也可改变细菌细胞壁的通透性。口服很难吸收，在临床以肌注和静滴为主。

同时该类药物血浆蛋白结合率多数<10%，穿透细胞膜能力很弱，主要分布于细胞外液，反复用药后易在肾皮质和内耳内、外淋巴液高浓度聚积，且不经肝代谢，主要以原形从肾排泄，在肾、耳组织清除半衰期（t1/2）远长于血浆t1/2。

该类抗生素有较长的抗生素后效应和首剂效应，且是浓度依赖性抗生素，临床疗效与峰浓度（peak concentration，Cmax）/最低抑菌浓度（minimal inhibitory concentration，MIC）比值成正相关，当 Cmax/MIC≥8~10，或药-时曲线下面积（areaunder the curve，AUC）/MIC≥100~125时对革兰阴性菌可获良好疗效，也可防止在治疗过程中产生耐药突变株。因此，患者体内AmAn Cmax在安全范围内越高疗效越好，谷浓度（trough concentration，Cmin）越低毒性发生率越低。

《抗菌药物临床应用指导原则》规定，对肾功能不全患者、老人以及新生儿等在使用氨基糖苷类药物均需要进行TDM，以提高疗效和降低不良反应。肾功能异常患者宜在用药后第2天测Cmax（给药后5min）；在用药第4~5天检测Cmin（给药前5min），通过TDM指导临床合理用药，以避免浓度过高而引起毒性反应。

1.2 检测方法

AmAn化学结构中含有氨基醇环和氨基糖分子，由配糖键连接成苷，极性强，易溶于水，无典型紫外吸收。因此，使用HPLC-UV进行检测时，需繁琐的衍生化法，结果易受衍生化试剂干扰。目前主要用LC-MS/MS 进行检测，常用的分析方法见表 1。

1.3 给药方案优化

AmAn临床用药常需要在经验性给药方案上根据TDM制定个体化给药方案（常规给药剂量见表2），来提高临床治愈率，降低抗生素耐药。

但AmAn治疗浓度与中毒浓度接近，易发生毒性反应，使用时需要特别注意峰谷浓度值。该类抗生素治疗浓度与中毒剂量具体数值见表3。

大多数研究推荐AmAn每天1次给药，主要在于该类药物对革兰阳性菌和革兰阴性菌均具有一定程度的抗生素后效应，可通过延长给药间隔、减少给药次数、适当增加给药剂量来降低耳、肾毒性，也可避免耐药突变菌株的产生。

此外，相关研究也表明，每天1次给药方案，可以有效降低患者的Cmin，但Cmax会较高；而每天2次或3次给药方案患者Cmax会降低，但Cmin会升高，2种给药方案都是为了避免AmAn在人体内浓度过高而引起毒性反应。因此，需要结合患者的疗效与相应检查结果与权威指南中推荐的PK/PD指数和患者血药浓度值进行比较分析，优化临床给药方案。

二、毒性机制与减毒

2.1 耳毒性机制与配伍减毒

AmAn产生耳毒性最主要的原因是氧化应激所致损伤。通过基因检测技术，方便临床医师获得患者基因型，从而预知哪些患者在使用AmAn时更易发生耳毒性。

目前大多研究主要从抵御氧化应激来拮抗其耳毒性：

① 中药拮抗AmAn氧化应激损伤。有研究证明：如川芎嗪、红景天苷以及绿茶酚活性物质对大鼠听功能有保护作用。

②化学药物拮抗AmAn氧化应激损伤。地塞米松和他克莫司可以缓解庆大霉素代谢物引起的氧化应激细胞损伤；非诺贝特通过恢复大鼠SOD活性，降低庆大霉素导致的听力阈值。有研究通过细胞内铁离子滴定证明去铁离子螯合剂对AmAn耳损伤有保护作用，其主要机制与抗氧化有关。

此外，临床使用该类抗生素时，应尽量避免与其他潜在耳毒性药物合用或者先后局部及全身使用，避免造成更严重的损伤。

2.2 肾毒性机制与配伍解毒

一般肾毒性在用药后5~7d 发生，7~10d肾毒性最强，可出现血尿、蛋白尿及肾功能不全，尿量减少或增多，大多数表现为非少尿性急性肾衰，通常表现为蛋白尿、管型尿和血尿，一般情况下停药后肾功能可逆转。

主要机制可能有：

① AmAn诱发氧化应激导致肾损伤，如阿米卡星和庆大霉素可明显降低人肾小管上皮细胞系HK-2的SOD活性，升高 MDA和乳酸脱氢酶含量，引发毒性；

② AmAn 诱发正常细胞凋亡和坏死导致肾损伤，如庆大霉素和依替米星可以增加大鼠体内白细胞介素1β（interleukin-1β，IL-1β）和肿瘤坏死因子α（tumornecrosis factor-α，TNF-α）等促炎症因子含量，导致肾小管上皮细胞凋亡。

在AmAn致肾损伤期间，可以通过服用药物减轻肾损伤程度，降低不良反应：

① 与中药配伍减毒：有研究表明，葛根素、芦丁等黄酮类、椰子花序提取物、姬松茸多糖、三七和人参等皂苷类化合物以及川芎嗪可以预防一些AmAn导致的肾损伤。

②与化学药物配伍解毒：如曲美他嗪可以减轻庆大霉素所致肾组织病变；水杨酸可清除庆大霉素诱发产生的氧自由基；C1q/TNF 相关蛋白 6和双嘧达莫可以抑制庆大霉素所导致的TNF-α和IL-6相关炎症体激活；双嘧达莫还可以降低大鼠体内血尿酸升高保护肾组织；硝苯地平可以降低肌酐清除率；羟苯磺酸钙可以有效预防妥布霉素导致的氧化应激，增加SOD表达，降低MDA产生，抑制炎症反应，且有临床研究发现，羟苯磺酸钙治疗的肾移植患者，治疗后患者的Cr和BUN均较治疗前明显下降并维持稳定。

因此，针对AmAn肾毒性，研究者提出临床上可以采取下列防护措施：

① 采用每天给药1次的方案，通过降低胞饮作用而减少吸收；

② 避免与其他肾毒性药物局部或全身合用；

③ 改变给药途径、研究毒性更低的抗生素，已有雾化氨基糖苷类药物用于治疗慢阻肺，且伊娜等发现，在大鼠中，第二代合成类依替米星导致的耳、肾组织病变比第一代庆大霉素轻；

④ 与药物合用降低肾毒性，如上述提到的中药或者化药。

三、耐药机制和预防措施

细菌对AmAn产生抗性的机制主要有3种

① AmAn在细胞内浓度过低而产生抗性：大部分假单胞菌属、不动杆菌属可以通过高效主动排除系统将氨基糖苷类药物排出细胞外，使细胞内浓度减少而导致耐药。

② 核糖体位点变化而产生抗性：铜绿假单胞菌、多药耐药鲍曼不动杆菌和肺炎克雷伯菌对AmAn耐药，主要原因是与细菌30S核糖体亚单位上的16SrRNA的甲基化阻碍细菌与药物结合而产生耐药。

③ 耐药菌表达的AmAn修饰酶能对抗生素分子的氨基或羟基进行修饰，使AmAn与核糖体的亲和力下降而产生耐药，在细菌细胞内对抗生素进行修饰的修饰酶主要有3类，即氨基糖苷磷酸转移酶、氨基糖苷乙酰转移酶和氨基糖苷核苷转移酶。

目前主要采取以下几种措施来控制耐药性：

① 对原有AmAn在结构上进行改造，如1-N-取代衍生物和1-N-烷基衍生物等。