中国健康受试者口服奥美拉唑肠溶胶囊的群体药动学研究

1、 中国健康受试者口服奥美拉唑肠溶胶囊的群体药动学研究 赵拯+宋柏力+刘赟心Summary 目的 建立中国健康受试者口服奥美拉唑肠溶胶囊的群体药动学模型，定量考察影响奥美拉唑临床药动学的显著因素。 方法 选取南京医科大学附属南京医院于2016年46月招募的20名中國男性健康受试者，单剂量给予奥美拉唑肠溶胶囊20 mg，LC-MS/MS法测定奥美拉唑血药浓度，聚合酶链式反应-限制性片段长度多态性法测定CYP2C19基因型，采用非线性混合效应模型法建立奥美拉唑群体药动学模型，自举法验证模型的稳定性。 结果 奥美拉唑在健康受试者体内的药动学可用一级消除的一房室模型来描述，个体间变异符合指数模型。奥美拉

2、唑清除率（CL/F）、分布容积（V/F）和吸收常数（Ka）的群体典型值分别为19.5 L/h、16 L和0.633/h。尿素氮对Ka有显著性影响，CYP2C19代谢表型对CL/F有显著性影响。自举法的验证结果与模型计算值相符。 结论 所建立的群体药动学模型能较好的解释奥美拉唑药动学个体差异的原因，可为奥美拉唑临床个体化用药提供药动学参考。Key 奥美拉唑；群体药动学；中国健康受试者；非线性混合效应模型；CYP2C19 R969.1 A 1673-7210（2018）01（a）-0026-05AbstractObjective To establish population pharmacoki

3、netics model of Omeprazole Enteric-Coated Capsules in Chinese healthy subjects， thus quantitatively evaluating the factors that could influence clinical pharmacokinetics of Omeprazole. Methods Twenty healthy male subjects recruited in Nanjing First Hospital from April 2016 to June 2016 were given 20

4、 mg single dose of Omeprazole Enteric-Coated Capsules and plasma concentrations of the drug were determined by LC-MS/MS. CYP2C19 gene polymorphism was measured by polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism method. The population pharmacokinetic model was established by nonlin

5、ear mixed effect model （NONMEM）program and estimated by bootstrap procedure. Results One-compartmen model of first-order elimination had fit for Omeprazole pharmacokinetics. Inter-individual variability was described by exponential model.The population typical values of CL/F，V/F and Ka were19.5L/h，1

6、6Land0.633/h. BUN had a significant influence on Ka. CYP2C19 phenotype showed significant effects on CL/F. The parameters estimated from bootstrap procedure were comparable to those from NONMEM. Conclusion The established population pharmacokinetics model can explain the individual pharmacokinetic v

7、ariations of Omeprazole， which provides guidance for clinical personalized drug administration.Key words Omeprazole； Population Pharmacokinetics； Chinese healthy subjects； Nonlinear mixed effect model； CYP2C19奥美拉唑（Omeprazole）是临床一线质子泵抑制剂1，广泛用于治疗消化性溃疡、胃-食管反流征等酸相关疾病，与克拉霉素等抗生素合用，可根治幽门螺杆菌2-3。近来，奥美拉唑不良反应的

8、报道越来越多，其不良反应复杂多样，常累及多个器官或系统4-5，严重的不良反应为过敏性休克和剥脱性皮炎，可威胁患者生命，值得注意的是，口服奥美拉唑引起的过敏性休克并不少见6，7。奥美拉唑引起的这些不良反应与其特殊的化学结构、药理性质及代谢途径密切相关。奥美拉唑在肝内主要经CYP2C19代谢失活，CYP2C19的基因多态性对奥美拉唑药动药效学有较大影响8。研究表明，CYP2C19*2、*3突变是导致其基因多态性的主要原因9。依据CYP2C19基因型，个体的代谢表型可分为强代谢型（extensive metabolizers，EMs）和弱代谢型（poor metabolizers，PMs），PMs型

9、个体使用奥美拉唑，其药时曲线下面积、抑酸强度及幽门螺杆菌根除率均显著高于EMs型个体10-11。EMs型个体由于代谢迅速，更容易面临治疗失败的风险，而PMs型个体血药浓度能长时间维持较高水平，更容易发生不良反应，中国人群中PMs型发生率显著高于白种人，为12.6%22.5%12，因此确定CYP2C19基因型对于指导中国人群制订安全有效的个体化用药方案具有重要意义。endprint群体药代动力学（population pharmacokinetics，PPK）可分析药物在某一特定群体中的动力学特征，定量考察影响药动学参数的生理及病理因素，為临床制订个体化给药方案提供全面的量化信息13。目前，国内

10、外尚未见报道采用PPK法研究CYP2C19代谢表型对奥美拉唑药动学的影响，本研究拟建立奥美拉唑在中国健康人群中的群体药动学模型，定量考察代谢表型、人口统计学参数和生化指标对PPK参数的影响，确定影响奥美拉唑临床药动学的显著因素，为实现奥美拉唑安全有效的个体化用药提供参考。1 对象与方法1.1 研究对象选择2016年46月于我院招募的20名中国健康男性受试者，经体检证明心、肺、肝、肾功能和血象均正常，无神经系统、精神异常及代谢异常等病史；无影响药物吸收、分布、排泄和代谢等因素；实验前2周及实验期间未服用其他任何药物，实验期间统一饮食。受试者已对试验目的、试验药物的主要药理作用、可能发生的不良反应

11、与受试者的权益等充分了解，并签署知情同意书。受试者的人口统计学参数及生化指标见表1。1.2 仪器与设备Agilent 1100高效液相系统（美国Agilent公司）；Q Trap三重四极杆串联质谱仪（美国Applied Biosystems公司）；高速冷冻离心机（湖南湘仪仪器有限公司）；PCR仪（美国Bio-Rad公司）；凝胶成像系统（上海天能科技有限公司）。1.3药品与试剂奥美拉唑肠溶胶囊（常州四药制药有限公司，规格：20 mg/片，批号：201306）；奥美拉唑标准品（中国食品药品检定研究院，纯度99.9%，批号100367-201305）；西地那非对照品（中国食品药品检定研究院，纯度99

12、.9%，批号510068-201401）；甲醇、乙腈为色谱纯，其他试剂均为市售分析纯；全血基因组DNA提取试剂盒（美国Axygen公司）；限制性内切酶及PCR反应试剂盒（日本TaKaRa公司）。1.4 给药方案与血样采集所有受试者于试验前1 d和试验期内禁服酒类和碳酸饮料、咖啡类饮料，试验前禁食至少10 h（不禁水）。次日早晨7：30空腹状态下，用200 mL温开水单次送服奥美拉唑肠溶胶囊20 mg；服药2 h后方可再饮水，4 h后统一进餐。受试者于服药前（0 h）及服药后0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、4.0、5.0、6.0、8.0、10.0、12.0 h，经静脉留置针采血4

13、 mL于肝素化试管中，4，4000 rpm/min离心10 min，分离血浆，于-70冰箱中保存待测。1.5 受试者CYP2C19基因型的测定按试剂盒说明快速提取全血基因组DNA，设计引物：CYP2C19*2 681GA上游引物为5-AATT?ACAACC AGAGCTTGGC-3，下游引物为5-TATCA?CTTTCCATAAAAGCAAG-3；CYP2C19*3 636GA上游引物为5-TATTATTATCTGTTAACTAATATGA-3，下游引物为5-ACTTCAGGGCTTGGTCAATA-3。加入PCR反应各成分，反应条件为94预变性3 min；94变性60 s，55退火60 s，

14、72延伸60 s，循环35次；72再延伸5 min。回收PCR产物用限制性内切酶进行酶切，酶切产物进行琼脂糖凝胶电泳，结束后于凝胶成像仪中观察条带数目，定义*1/*1、*1/*2、*1/*3携带者为强代谢型，共有15名；*2/*2、*2/*3、*3/*3携带者为弱代谢型，共有5名。1.6奥美拉唑血药浓度的测定血浆中加入含内标西地那非甲醇溶液和Na2CO3溶液，混匀后加入乙醚-二氯甲烷，振荡混合后3500 rpm/min离心5 min，取上层有机相于室温下氮气流吹干，流动相复溶，取20 L进样分析。色谱条件：AgilentZorbax ExtendC18色谱柱（5 m，4.6 mm150 mm）

15、；甲醇-乙腈-10mM乙酸铵（37.5：37.5：25， v/v/v）；柱温40；流速1.0 mL/min，50%分流进质谱分析。质谱条件：正离子检测；喷射电压5500V，温度500；检测对象：奥美拉唑M+H+，m/z 346.2198.2，内标西地那非M+H+，m/z 475.2283.2。奥美拉唑在1.0800.0 ng/mL的浓度范围内线性关系良好，回归方程为y=0.012x+0.0029，r=0.9958。日内、日间RSD均小于15%。1.7奥美拉唑群体药动学模型的建立1.7.1 基础结构模型 以时间为横坐标，血药浓度对数值为纵坐标，绘制20名健康受试者口服奥美拉唑肠溶胶囊后的药时曲线

16、图（图1）。依据曲线结果及相关文献14-15报道，房室模型采用一级消除的一房室药代动力学模型来描述。吸收常数Ka、清除率CL/F和分布容积V/F作为主要药动学参数，在NONMEM法中进行相关参数的估算。1.7.2随机效应模型 个体间变异选择指数型模型，基础方程为：Pi（CLi，Vi，Kai）=PTVexp（i），其中Pi：第i个受试者药动学参数的实际值；PTV：药动学参数的群体典型值；i：个体参数Pi相对于群体参数PTV的个体间变异，通常认为符合以0为中心，方差为2的正态分布。个体内变异采用加法和指数的混合模型，基础方程为：Y=F exp（1）+ 2，其中Y：个体观察值；F：个体预测值；1，2

17、：残差，通常认为符合以0为中心，方差为2的正态分布。1.7.3固定效应模型 将健康受试者的人口统计学参数、生化指标和CYP2C19代谢表型作为协变量，逐一加入到基础模型中，考察目标函数值（objectivefunctio?nvalue，OFV）的变化情况。将检验水平定为0.05，若加入某一协变量后，OFV的减小值3.84，则表示该协变量对模型有显著性影响，将该协变量加入到模型中，反之剔除，纳入所有对模型有显著影响的协变量，建立全量回归模型。endprint1.7.4最终模型 采用向后剔除法检验各协变量在全量回归模型中的必要性，将检验水平定为0.05，逐一剔除各协变量，若OFV的增加值3.84，

18、则认为该协变量对模型有显著影响，应该保留，否则剔除，依次找出所有具有显著性影响的协变量，从而获得最终模型。1.7.5最终模型的验证 采用200次自举法（Bootstrap）对最终模型进行稳定性验证。1.8 数据分析采用NONMEM程序（7.3版，美国ICON公司），编译器GFORTRAN，（4.6.0版，美国Digital Equipment公司），R程序包（3.3.3版），XPOSE程序包（瑞典乌普萨拉大学）。2 结果2.1 基础模型在对基础模型的个体间变异进行计算时发现，V/F的个体间变异参数估算值极低，约为110-5，故扣除其个体间变异以简化模型。在对个体内变异进行计算时发现，残差模型中

19、引入加法型残差2后会导致模型OFV值及Ka个体间变异的相对标准误差（RSE）均升高，故仅保留指数型残差1。最终得到的奥美拉唑群体药动学基础模型中，CL/F、V/F、Ka的群体典型值分别为19.50 L/h、16.00 L、0.63/h。2.2 固定效应筛选及最终模型协变量筛选及模型构建过程见表2。最终模型表明，除了尿素氮影响Ka，代谢表型影响CL外，未发现其他因素对奥美拉唑群体药动参数有显著影响，最终回归模型的表达式见表3。2.3 最终模型的拟合优度判断以群体预测值为横坐标，个体观察值为纵坐标作图（图2-A1、B1），可见最终模型的数据点较为对称分布在截距为0，斜率为1的单位线两侧，而基础模型

20、的数据点分散无规律；以个体预测值为横坐标，个体观察值为纵坐标作图（图2-A2，B2），可以评价模型拟合的总体优劣。可见最终模型的数据点较为均匀的分布在单位线两侧，与基础模型相比，趋势线与单位线更接近。以群体预测值为横坐标，权重残差为纵坐标作图（图2-A3、B3），可将残差正常化。可见最终模型的权重残差值绝大部分均匀分布在零水平线上下两侧，且在+2-2间，未出现明显偏差，而基础模型的异常值较多。以时间为横坐标，权重残差为纵坐標作图（图2-A4、B4），可观察权重残差是否随时间而变化。可见最终模型的数据点绝大部分均匀分布在+2-2间，未出现明显偏差，表明残差模型选择合适。综上，相比基础模型，本研究

21、建立的最终模型拟合优度明显改善，对奥美拉唑药动学参数的预测也更为准确。2.4 最终模型的稳定性验证Bootstrap法验证结果表明，200次验证计算均成功收敛，其中有196次成功求算参数RSE%（占98%），见表4。基于实测数据的模型参数估算值与基于抽样数据的模型参数估算值总体较为接近，表明所建立的奥美拉唑群体药动学模型较为稳定。3 讨论多项生物等效性试验表明，奥美拉唑的血药浓度及药动学参数存在明显的个体差异，其主要代谢酶CYP2C19的基因多态性是影响奥美拉唑药动药效学的重要因素16，然而这些试验多是单因素定性的分组考察多态性对药动学参数的影响，既未涉及多个影响因素联合考察，也未建立明确的药

22、动参数与影响因素间的量化关系。本研究采用非线性混合效应模型法，首次定量考察了代谢表型、人口统计学参数和生化指标对奥美拉唑药动学参数的影响，建立了中国健康受试者口服奥美拉唑肠溶胶囊的群体药动学模型，可为临床制订安全有效的个体化用药方案提供量化信息。本研究结果表明，代谢表型和尿素氮是影响奥美拉唑临床药动学的显著因素。其中，尿素氮对PPK参数影响最大，Ka与尿素氮水平呈正相关，然而尿素氮是反映肾功能的指标之一，Ka是个模型参数，吸收过程复杂且个体变异很大，并无实际的生理病理意义17-18，因此尿素氮对奥美拉唑PPK参数的影响需要进一步研究及确证。CYP2C19代谢表型是影响奥美拉唑清除率的显著因素，

23、弱代谢者的清除率明显低于强代谢者，CL/F的群体典型值为19.5 L/h，与Alas等19报道的20.8 L/h、郭涛等20报道的20.3 L/h相似，另外本研究建立了代谢表型与清除率间的量化关系，在实际工作中可依据少量治疗药物监测数据估算个体药动学参数，从而优化给药方案。由于本试验20名健康志愿者中含有5例弱代谢者，样本数较少可能是导致代谢表型对奥美拉唑PPK参数的影响不如尿素氮明显的原因之一。郭涛等20进行的奥美拉唑肠溶片群体药动学研究结果表明，年龄对Ka和V/F有显著性影响，性别对Ka有显著性影响。由于本试验的志愿者均为男性，且年龄基本分布在2022岁，差异很小，导致未筛选出影响奥美拉唑

24、PPK参数的其他显著因素。另外，郭涛等20的研究中受试者药时曲线个体间差异很小，且未考察代谢表型对PPK参数的影响，而本研究中受试者的药动学过程个体间差异较大，最终发现CYP2C19代谢表型是影响奥美拉唑PPK参数（CL/F）的显著因素。经Bootstrap法验证，本研究最终建立的奥美拉唑群体药动学模型稳定可靠，但是从个体预测值与个体观察值的散点图来看（图2-B2），最终模型对于部分低浓度血药点的预测相比真实值存在偏倚，可能是由于本试验样本数较少，有限的血药浓度点无法准确全面地解释个体间的较大差异。因此，后续大样本量、多协变量的前瞻性研究还有待进行和深入，以便完善模型使其能更为准确地预测个体血

25、药浓度和药动学参数，为实现奥美拉唑个体化用药提供重要参考。Reference1 刘波，姚鸿萍.临床常用质子泵抑制剂的研究进展J.西北药学杂志，2014，29（3）：328-332.2 杨璐，孙路路.奥美拉唑与西咪替丁预防应激性溃疡出血的Meta分析J.中国药师，2015，18（11）：1925-1927.endprint3 刘文忠，谢勇，陆红，等.第五次全国幽门螺杆菌感染处理共识报告J.中国实用内科杂志，2017，37（6）：509-524.4 吴庭权.奥美拉唑临床应用的不良反应分析及对策J.世界最新医学信息文摘，2017，17（54）：63.5 林爱秀，刘锋，杨晓萍，等.奥美拉唑引起不良反应

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