第十五章常用治疗性药物监测治疗药物监测(Therapeuticdrugmonitoring,TDM)的目的是研究生物体液中的药物浓度疗效和毒性的关系,并利用药代动力学的原理和公式设计出给药的最佳治疗剂量,提高药物疗效和减少不良反应的发生,使给药方案个体化。目前临床上可以检测的项目已达80余种并在继续开发中。常用的有抗癫痫药物如苯妥英、卡马西平、丙戊酸钠;氨基糖苷类抗生素如庆大霉素、丁胺卡那霉素;抗心律失常药物如奎尼丁、利多卡因及其衍生物;抗哮喘药物如氨茶碱;心糖苷类如地高辛;内分泌激素如雌三醇;免疫抑制剂如环孢素A要实施TDM的药物必须符合以下基本条件:①药物浓度变化可以反映药物作用部位的浓度变化;②药效与药物浓度的相关性超过与剂量的相关性;③效应不能用间接指标评价的药物;④已知有效浓度范围;③测定血药浓度方法的特异性、敏感性及精确性均较高,并且快速简便。此外需要测定的药物还需备有相应的检测试剂盒。目前常用的血药浓度测定法有分光光度法、HPLC法、RIA法、EMIT、FPIA和原子吸收光谱法等,本章以几个常用治疗药物为例选用不同方法进行介绍。实验111双波长紫外分光光度法测定血清茶碱及药代动力学参数计算【原理】氨茶碱为茶碱和乙二胺缩合而成,在体液中解离出茶碱发挥作用。在酸性条件下,可用有机溶剂从血清中提取出茶碱,并同时沉淀血清蛋白;再用碱液把茶碱从有机溶剂中提取出来。在入274和入298s处测定碱性提取液的吸光度(A),A274为茶碱和本底(溶剂、血清)的总吸光度,A298为本底的吸光度。茶碱的吸光度应为△A=A274-A298,根据校正曲线的回归方程即可求出样品的茶碱浓度。氨茶碱静注进入血液后,随血液循环进行组织分布,达到平衡后转入消除相。消除速率小于分布速率,药-时曲线显二室动力学模型曲线特征。据用药后不同时间取血测得的茶碱浓度,可求算出茶碱的药代动力学参数【试剂】1.0.1mol/L盐酸溶液。2.0.1mol/LNaOH溶液。3.异丙醇-氯仿溶液(1:19)取异丙醇25ml加到475ml氯仿中,混匀。4.0.5mg/ml茶碱标准液称取茶碱标准品5.0mg,加乙醇5ml溶解,再加蒸馏水定容至10ml,置4℃备用
1 第十五章 常用治疗性药物监测 治疗药物监测(Therapeutic drug monitoring,TDM)的目的是研究生物体液中的药物浓度、 疗效和毒性的关系,并利用药代动力学的原理和公式设计出给药的最佳治疗剂量,提高药物 疗效和减少不良反应的发生,使给药方案个体化。目前临床上可以检测的项目已达 80 余种, 并在继续开发中。常用的有抗癫痫药物如苯妥英、卡马西平、丙戊酸钠;氨基糖苷类抗生素 如庆大霉素、丁胺卡那霉素;抗心律失常药物如奎尼丁、利多卡因及其衍生物;抗哮喘药物 如氨茶碱;心糖苷类如地高辛;内分泌激素如雌三醇;免疫抑制剂如环孢素 A。 要实施 TDM 的药物必须符合以下基本条件:①药物浓度变化可以反映药物作用部位的 浓度变化;②药效与药物浓度的相关性超过与剂量的相关性;③效应不能用间接指标评价的 药物;④已知有效浓度范围;⑤测定血药浓度方法的特异性、敏感性及精确性均较高,并且 快速简便。此外需要测定的药物还需备有相应的检测试剂盒。 目前常用的血药浓度测定法有分光光度法、HPLC 法、RIA 法、EMIT、FPIA 和原子吸收 光谱法等,本章以几个常用治疗药物为例选用不同方法进行介绍。 实验 111 双波长紫外分光光度法测定血清茶碱及药代动力学参数计算 【原理】 氨茶碱为茶碱和乙二胺缩合而成,在体液中解离出茶碱发挥作用。在酸性条 件下,可用有机溶剂从血清中提取出茶碱,并同时沉淀血清蛋白;再用碱液把茶碱从有机溶 剂中提取出来。在λ274 和λ298 处测定碱性提取液的吸光度(A),A274 为茶碱和本底(溶剂、血 清)的总吸光度,A298 为本底的吸光度。茶碱的吸光度应为△A=A274-A298,根据校正曲线的回 归方程即可求出样品的茶碱浓度。 氨茶碱静注进入血液后,随血液循环进行组织分布,达到平衡后转入消除相。消除速率 小于分布速率,药-时曲线显二室动力学模型曲线特征。据用药后不同时间取血测得的茶碱浓 度,可求算出茶碱的药代动力学参数。 【试剂】 1.0.1mol/L 盐酸溶液。 2.0.1mol/L NaOH 溶液。 3.异丙醇-氯仿溶液(1:19) 取异丙醇 25ml 加到 475ml 氯仿中,混匀。 4.0.5mg/ml 茶碱标准液 称取茶碱标准品 5.0mg,加乙醇 5ml 溶解,再加蒸馏水定容至 10ml,置 4℃备用
5. 氨茶碱注射液(25mg/ml)。【操作步骤】1.动物准备选体重2~3kg、耳静脉清晰无损的健康家兔,称量,将准备给药和取血的耳缘静脉部位的毛剪除。2.静脉给药按15mg/kg体重吸取氨茶碱注射液,从一侧耳缘静脉穿刺缓缓注入,推注时间不少于2min。注射完拔针后,以干棉球按压穿刺处数分钟止血。3.取血在另耳选择耳缘静脉近耳根粗大处,以锋利刀片在静脉壁上作一小切口,但慎勿切断动脉。分别于给药后Omin,10min,20min,30min,1h,2h,3h,5h和7h收集滴血约2ml,每次取血后以棉球压迫切开处止血,下次取血时擦去凝血块即可。若流血不畅,可用酒精或二甲苯棉球擦兔耳背,扩张血管,但勿接触取血处,以免溶血,4.血清的分离全血置室温30min,待血液凝固析出血清后离心分离。5.茶碱校正曲线制作按表15-1操作。表15-1茶碱校正曲线制作操作步骤加入物空白管123540.5mg/ml茶碱标准液(μ)12.020.008.016.04.04.04.04.04.04.00. 1mol/LNaOH 溶液(ml)00.51.01.52.02.5浓度(mg/L)△A(A=A274—A298)测定各管溶液的A274和A298,并计算出△A值,以溶液浓度(C)为横坐标,△A值为纵坐标,绘成直线即为校正曲线,并用线性回归法求出直线方程:△A=a+bc6.血清茶碱浓度测定吸取血清0.5ml置试管中,加0.1mol/L盐酸溶液0.2ml、异丙醇氯仿溶液(1:19)5ml,振荡混匀,2500r/min离心10min,吸取下层氯仿液4.0ml置另一试管中,加入0.1mo/LNaOH溶液4.0ml,振荡混匀,2.500r/min离心10min,以空白管溶液作参比,吸取上层碱性提取液于入274和入298处测定其吸光度(A274和A298),计算出△A。【计算】1.血清茶碱浓度测得的血清样品△A,可从校正曲线上查得相应的C,C×10即为茶碱的血药浓度(mg/L)。也可根据直线方程计算出茶碱的血药浓度C,再乘以10(稀释因子)。2.药代动力学参数(1)药-时曲线以时间(t)为横坐标,血药茶碱浓度的对数(IgC)为纵坐标,在半对数坐标纸上绘出药-时曲线
2 5.氨茶碱注射液(25mg/ml)。 【操作步骤】 1.动物准备 选体重 2~3kg、耳静脉清晰无损的健康家兔,称量,将准备给药和取血的 耳缘静脉部位的毛剪除。 2.静脉给药 按 15mg/kg 体重吸取氨茶碱注射液,从一侧耳缘静脉穿刺缓缓注入,推注 时间不少于 2min。注射完拔针后,以干棉球按压穿刺处数分钟止血。 3.取血 在另耳选择耳缘静脉近耳根粗大处,以锋利刀片在静脉壁上作一小切口,但慎 勿切断动脉。分别于给药后 0min,10min,20min,30min,1h,2h,3h,5h 和 7h 收集滴血 约 2ml,每次取血后以棉球压迫切开处止血,下次取血时擦去凝血块即可。若流血不畅,可 用酒精或二甲苯棉球擦兔耳背,扩张血管,但勿接触取血处,以免溶血。 4.血清的分离 全血置室温 30min,待血液凝固析出血清后离心分离。 5.茶碱校正曲线制作 按表 15-1 操作。 表 15-1 茶碱校正曲线制作操作步骤 加入物 空白管 1 2 3 4 5 0.5mg/ml 茶碱标准液(μl) 0 4.0 8.0 12.0 16.0 20.0 0.1mol/LNaOH 溶液(ml) 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 浓度(mg/L) 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 △A(△A=A274—A298) 测定各管溶液的 A274 和 A298,并计算出△A 值,以溶液浓度(C)为横坐标,△A 值为纵 坐标,绘成直线即为校正曲线,并用线性回归法求出直线方程: △A=a+bC 6.血清茶碱浓度测定 吸取血清 0.5ml 置试管中,加 0.1mol/L 盐酸溶液 0.2ml、异丙醇- 氯仿溶液(1:19)5ml,振荡混匀,2 500r/min 离心 10min,吸取下层氯仿液 4.0ml 置另一试管 中,加入 0.1mol/L NaOH 溶液 4.0ml,振荡混匀,2 500r/min 离心 10min,以空白管溶液作参 比,吸取上层碱性提取液于λ274 和λ298处测定其吸光度(A274和 A298),计算出△A。 【计算】 1.血清茶碱浓度 测得的血清样品△A,可从校正曲线上查得相应的 C,C×10 即为茶 碱的血药浓度(mg/L)。也可根据直线方程计算出茶碱的血药浓度 C,再乘以 10(稀释因子)。 2.药代动力学参数 (1) 药-时曲线 以时间(t)为横坐标,血药茶碱浓度的对数(lgC)为纵坐标,在半对数坐标 纸上绘出药-时曲线
(2)以药代动力学参数计算程序或残差法求下列参数A、B、a、β、Vd、kio、ki2、k1并写出药-时曲线方程C=A-αt+B-βt。具体计算参见有关药代动力学书籍。【参考范围】茶碱有效血药浓度范围及有关参数,见表15-2。表15-2茶碱有效血药浓度及有关参数表有关参数有效血药浓度范围(mg/L)5~20>20潜在中毒浓度(mg/L)常用维持剂量(mg/kg·d)成人10~1320~ 24 儿童(1~12岁)口服吸收率(%)95~ 100达峰浓度时间(h)2~3分布容积(L/kg)0.5(0.35~0.70)消除半寿期(h)成人3~8儿童1~8 达稳态时间(h)16~37成人儿童6~44血浆清除率(ml/kg*min)成人0.54~0.80儿童1.1~1.9血浆蛋白结合率55~60【临床意义】茶碱为一种甲基黄嘌呤生物碱,是一种有效的预防和治疗支气管哮喘的药物,但其有效治疗浓度范围窄,个体差异大,其平喘疗效和毒性反应与血药浓度密切相关其有效血药浓度参考值为5~20mg/L(27.8~111.0μmol/L),当血药浓度超过25mg/L(138.8umol/L),约75%的病人出现毒性反应,超过35mg/L(194.3μmol/L)后,容易发生致死性心律失常。因此临床上对茶碱进行治疗药物监测及药代动力学参数的测定是十分必要的。【注意事项】1.不要在给药侧免耳取血。2.药物应一次注射完,勿推注过快,以免免产生心脏毒性死亡。3
3 (2) 以药代动力学参数计算程序或残差法求下列参数 A、B、α、β、Vd、k10、k12、k21, 并写出药-时曲线方程 C=A-αt+B-βt。具体计算参见有关药代动力学书籍。 【参考范围】 茶碱有效血药浓度范围及有关参数,见表 15-2。 表 15-2 茶碱有效血药浓度及有关参数表 有关参数 有效血药浓度范围(mg/L) 5~20 潜在中毒浓度(mg/L) >20 常用维持剂量(mg/kg·d) 成人 10~13 儿童(1~12 岁) 20~24 口服吸收率(%) 95~100 达峰浓度时间(h) 2~3 分布容积(L/kg) 0.5(0.35~0.70) 消除半寿期(h) 成人 3~8 儿童 1~8 达稳态时间(h) 成人 16~37 儿童 6~44 血浆清除率(ml/kg·min) 成人 0.54~0.80 儿童 1.1~1.9 血浆蛋白结合率 55~60 【临床意义】 茶碱为一种甲基黄嘌呤生物碱,是一种有效的预防和治疗支气管哮喘的 药物,但其有效治疗浓度范围窄,个体差异大,其平喘疗效和毒性反应与血药浓度密切相关。 其有效血药浓度参考值为 5~20mg/L(27.8~111.0μmol/L),当血药浓度超过 25mg/L(138.8μ mol/L),约 75%的病人出现毒性反应,超过 35mg/L(194.3μmol/L)后,容易发生致死性心律失 常。因此临床上对茶碱进行治疗药物监测及药代动力学参数的测定是十分必要的。 【注意事项】 1.不要在给药侧兔耳取血。 2.药物应一次注射完,勿推注过快,以免兔产生心脏毒性死亡
3.若未能按时取血或取血困难耗时长,应如实记录每次实际取血开始至完毕的终点时间,作为药代动力学计算时间。【评价】茶碱的血药浓度监测方法有双波长紫外分光光度法(UV)、三波长紫外分光光度法、二阶导数紫外分光光度法、荧光分光光度法、薄层色谱法、气相色谱法(GC)、高效液相色谱(HPLC)、放射免疫分析法(RIA)、酶放大免疫测定技术(enzyme-multiplied immunoassaytechnique,EMIT)、荧光偏振免疫分析(FPIA)、胶束电动毛细管色谱法和免疫色谱法等多种方法,但临床上监测茶碱常用的方法主要为UV法、HPLC和FPIA三种。茶碱在入274有最大的吸收,但与分离过程中的杂质吸收光谱重叠,杂质在入274和入298处有同等吸收。故采用双波长法分别在入274和入298处测定吸光值,可排除干扰。该法血清茶碱浓度在25.0mg/L以内与紫外吸收强度呈线性关系(r-0.9997),回收率为95.4%(n=5.CV=2.43%)。饮用茶、咖啡及同时使用保太松或磺胺类药物,可干扰测定UV法的优点是仪器较便宜、试剂价格低廉,成本低,操作简便,比较适合一般医院开展茶碱血药监测。缺点是一次测定所需的血清量较多,血样处理繁杂费时,需每天校准,精密度、灵敏度和专一性不及HPLC和FPIA法。HPLC法方法成熟,灵敏度、分辨率较UV法好,流动相可反复使用,平衡较快,但该法操作繁琐;FPIA法,专一性强,几乎不受其他药物与杂质的干扰,精密度和灵敏度高,需要样品量小,快速简便,不需每天校准,但仪器设备昂贵、试剂盒大多需国外进口,价格昂贵,成本较高,不易普及。实验112化学发光酶免疫法测定地高辛【原理】采用磁性微粒作为固相载体,以碱性磷酸酶作为发光剂,以竞争法等免疫测定方法为基础。即顺磁性铁固体颗粒外包被羊抗兔IgG与包被地高辛单克隆抗体结合后,再与标本中的地高辛或定量标记的牛碱性磷酸酶-地高辛IgG抗体竞争形成免疫复合物,洗去未结合的标记物,再加碱性磷酸酶发光底物Lumi-phos*530,底物去磷酸化放出光,测定其放出的光量子,与标准比较即可定量。【试剂与器材】1.地高辛标准液。2.地高辛化学发光免疫分析试剂盒,包括下列试剂:(1)顺磁性铁固体颗粒:直径4mm,外包被1mg/ml羊抗免IgG。(2)4.0ng/ml包被地高辛-单克隆抗体。(3)2267U/ml牛碱性磷酸酶标记的地高辛IgG抗体
4 3.若未能按时取血或取血困难耗时长,应如实记录每次实际取血开始至完毕的终点时 间,作为药代动力学计算时间。 【评价】 茶碱的血药浓度监测方法有双波长紫外分光光度法(UV)、三波长紫外分光光 度法、二阶导数紫外分光光度法、荧光分光光度法、薄层色谱法、气相色谱法(GC)、高效液 相色谱(HPLC)、放射免疫分析法(RIA)、酶放大免疫测定技术(enzyme-multiplied immunoassay technique,EMIT)、荧光偏振免疫分析(FPIA)、胶束电动毛细管色谱法和免疫色谱法等多种方 法,但临床上监测茶碱常用的方法主要为 UV 法、HPLC 和 FPIA 三种。 茶碱在λ274 有最大的吸收,但与分离过程中的杂质吸收光谱重叠,杂质在λ274 和λ298 处有同等吸收。故采用双波长法分别在λ274 和λ298 处测定吸光值,可排除干扰。该法血清茶 碱浓度在 25.0mg/L 以 内 与 紫 外 吸 收 强 度 呈 线 性 关 系 (r=0.9997) , 回 收 率 为 95.4%(n=5,CV=2.43%)。饮用茶、咖啡及同时使用保太松或磺胺类药物,可干扰测定。 UV 法的优点是仪器较便宜、试剂价格低廉,成本低,操作简便,比较适合一般医院开 展茶碱血药监测。缺点是一次测定所需的血清量较多,血样处理繁杂费时,需每天校准,精 密度、灵敏度和专一性不及 HPLC 和 FPIA 法。HPLC 法方法成熟,灵敏度、分辨率较 UV 法 好,流动相可反复使用,平衡较快,但该法操作繁琐;FPIA 法,专一性强,几乎不受其他药 物与杂质的干扰,精密度和灵敏度高,需要样品量小,快速简便,不需每天校准,但仪器设 备昂贵、试剂盒大多需国外进口,价格昂贵,成本较高,不易普及。 实验 112 化学发光酶免疫法测定地高辛 【原理】 采用磁性微粒作为固相载体,以碱性磷酸酶作为发光剂,以竞争法等免疫测 定方法为基础。即顺磁性铁固体颗粒外包被羊抗兔 IgG 与包被地高辛单克隆抗体结合后,再 与标本中的地高辛或定量标记的牛碱性磷酸酶-地高辛 IgG 抗体竞争形成免疫复合物,洗去未 结合的标记物,再加碱性磷酸酶发光底物 Lumi-phos*530,底物去磷酸化放出光,测定其放出 的光量子,与标准比较即可定量。 【试剂与器材】 1.地高辛标准液。 2.地高辛化学发光免疫分析试剂盒,包括下列试剂: (1) 顺磁性铁固体颗粒:直径 4mm,外包被 1mg/ml 羊抗兔 IgG。 (2) 4.0ng/ml 包被地高辛-单克隆抗体。 (3) 2267U/ml 牛碱性磷酸酶标记的地高辛 IgG 抗体
(4)发光剂:Lumi-phos*530,其化学名称为4-甲氧基-β-磷酸苯酯)螺-(1,2-二氧杂环丁烷-3,2-三环癸烷)磷酸钠,浓度为0.14mg/ml。3.Beckman Access粒子全自动化学发光免疫分析仪:它采用微粒子化学发光技术对人体内的微量成份以及药物浓度进行定量测定,是微电脑控制的,可以定量检测多种项目的全自动组合仪器,全自动操作,一次可对60份标本进行24种项目的测定,只需10min~30min就可完成第一个测定并打印出结果。它主要由六部分组成:①传送舱:②主探针系统:③分析系统;④流体系统;③电子系统;③外周设备。使用化学发光法的其他仪器有美国CibaCorming公司生产的ACS-180SE全自动化学发光免疫分析仪、原德国宝灵曼现Roche产的Elecys1010或Elecys2010型全自动电化学发光免疫分析仪和美国雅培(Abbott)公司产的AxSYM全自动酶免疫分析仪等。以Access 粒子全自动化学发光免疫分析仪及其配套的地高辛检测试剂盒【操作步骤】为例,简要的操作步骤如下(具体详见操作说明书):·血标本采集患者口服地高辛,每日2次,连服6天以上,达到稳态血药浓度,即半个半寿期,并在末次服药后6~8h采血,及时分离血清,一般要求4h以内测定血清地高辛浓度。2.试剂装载:取出试剂,扫描试剂盒条形码,轻轻混匀试剂,打开试剂转盘上盖,放入试剂,关闭上盖。3.校正曲线的绘制或定标新的试剂盒若与前一个试剂盒批号不一致,这时需重新制作校正曲线或定标,用含地高辛0,0.5,1.0,2.0,3.0,4.0,5.0μg/L的地高辛定值血清上机进行测定,得到地高辛的校正曲线。校正曲线绘制运用四逻辑参数系统软件,如仪器通过则表示校正曲线制作成功。一般校正曲线可稳定28d。4.上机测定:将血清放入上机专用试管,按顺序装至标本架中,1次测定地高辛的血清量仅需55ul,按需测定的项目数加入所需量,按照以下操作规程进行:(1)在主屏下,按[F1]键Test Request/Progress(测定需要)。(2)输入架子号、标本号和项目编号。(3)按[F1]Load Tray(装标本架)于仪器中,按[F1JDone(确认)。(4)按[F11]Run(运行),再按[F8]JContinue(继续),仪器开始自动测定(5)标本测定运行结束之后,按[F4]ViewTestResults(观察结果),用上下键移到指定位置然后用空格键选中使之变黄,待其它项目都选中之后,按[F5JSelected Results ToLIS传送数据在视窗监视下,观察提示和运行轨道项目状态。通常20min打出第一个样本报告,每隔20s打出另一样本报告
5 (4) 发光剂:Lumi-phos*530,其化学名称为 4-甲氧基-β-磷酸苯酯)-螺-(1,2-二氧杂环丁 烷-3,2-三环癸烷)磷酸钠,浓度为 0.14mg/ml。 3.Beckman Access 粒子全自动化学发光免疫分析仪:它采用微粒子化学发光技术对人体 内的微量成份以及药物浓度进行定量测定,是微电脑控制的,可以定量检测多种项目的全自 动组合仪器,全自动操作,一次可对 60 份标本进行 24 种项目的测定,只需 10min~30min 就可完成第一个测定并打印出结果。它主要由六部分组成:①传送舱;②主探针系统;③分 析系统;④流体系统;⑤电子系统;⑥外周设备。使用化学发光法的其他仪器有美国 Ciba Corning 公司生产的 ACS-180SE 全自动化学发光免疫分析仪、原德国宝灵曼现 Roche 产的 Elecys1010 或 Elecys 2010 型全自动电化学发光免疫分析仪和美国雅培(Abbott)公司产的 AxSYM 全自动酶免疫分析仪等。 【操作步骤】 以 Access 粒子全自动化学发光免疫分析仪及其配套的地高辛检测试剂盒 为例,简要的操作步骤如下(具体详见操作说明书): 1.血标本采集 患者口服地高辛,每日 2 次,连服 6 天以上,达到稳态血药浓度,即半 个半寿期,并在末次服药后 6~8h 采血,及时分离血清,一般要求 4h 以内测定血清地高辛浓 度。 2.试剂装载:取出试剂,扫描试剂盒条形码,轻轻混匀试剂,打开试剂转盘上盖,放入 试剂,关闭上盖。 3.校正曲线的绘制或定标 新的试剂盒若与前一个试剂盒批号不一致,这时需重新制作 校正曲线或定标,用含地高辛 0, 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0μg/L 的地高辛定值血清上机进行测 定,得到地高辛的校正曲线。校正曲线绘制运用四逻辑参数系统软件,如仪器通过则表示校 正曲线制作成功。一般校正曲线可稳定 28d。 4.上机测定:将血清放入上机专用试管,按顺序装至标本架中,1 次测定地高辛的血清 量仅需 55μl,按需测定的项目数加入所需量,按照以下操作规程进行: (1) 在主屏下,按[F1]键 Test Request/Progress(测定需要)。 (2) 输入架子号、标本号和项目编号。 (3) 按[F1]Load Tray(装标本架)于仪器中,按[F1]Done(确认)。 (4) 按[F11]Run(运行),再按[F8]Continue(继续),仪器开始自动测定。 (5) 标本测定运行结束之后,按[F4]View Test Results(观察结果),用上下键移到指定位置, 然后用空格键选中使之变黄,待其它项目都选中之后,按[F5]Selected Results To LIS 传送数据。 在视窗监视下,观察提示和运行轨道项目状态。通常 20min 打出第一个样本报告,每隔 20s 打出另一样本报告