西罗莫司是一种疗效强、毒性低的新型免疫抑制药物，在临床上主要用于防治肾移植物的排异反应，也是肝癌患者肝移植术后理想的免疫抑制药物[1,2]。但西罗莫司自身药动学的个体间差异较大，且对细胞色素P450 3A(cytochrome P450 3A,CYP3A）、P-糖蛋白（P-glycoprotein,P-gp）有影响的药物均会对西罗莫司的肝-肠代谢等药动学行为造成影响[3]，因此，西罗莫司与联用药物间的药物-药物相互作用（drug-drug interaction,DDI）就成为影响西罗莫司血药浓度的关键因素之一[4]。因此，为保证西罗莫司治疗过程中的疗效及安全性，对西罗莫司的血药浓度进行治疗药物监测（therapeutic drug monitoring,TDM）尤为重要[4]。目前在临床儿科患者中使用西罗莫司的血药浓度研究数据不足，且年龄越小各种药动学参数越不稳定[5,6]，故对于西罗莫司在儿童人群的临床应用更需要引起重视。

五味子为木兰科植物五味子Schisandra chinensis (Turcz.) Baill.的干燥成熟果实，木脂素为其主要有效成分之一[7,8]，其主要成分可以抑制CYP3A和（或）P-gp的活性[9,10,11]。五味子甲素是五味子木脂素中具有药理活性的重要单体，其药理作用广泛，具有保肝、抗溃疡性结肠炎、抗肿瘤、保护神经细胞等药理活性[12]。目前中药与免疫抑制剂的相互作用已被广泛报道[13,14]，钙调磷酸酶抑制剂已被临床批准与五味子联合给药治疗肝损伤，以降低肝毒性[14,15,16,17]。五味子提取物可提高他克莫司治疗肾和肝移植受者的口服生物利用度，但对移植物存活的影响很小或没有影响，由于他克莫司的肾毒性要比西罗莫司更大[18,19]，为了减少肝肾毒性和排斥反应，西罗莫司将是更好的选择[3]。此外，已有临床试验研究发现，在治疗肝移植受者时，联用五味子提取物的患者西罗莫司血药浓度偶尔会显著升高，从而增强免疫抑制作用并降低剂量[3]。

生理药动学（physiologically-based pharmacokinetics,PBPK）是一种新型的建模技术，根据人体生理学与药物基本信息和研究设计，模拟药物在体内的药动学特征[4,20]。目前主要应用于设计安全有效的临床试验、预测药物的药动学过程和DDI，以及预测特殊人群中的药动学及不同种属间的外推[20,21,22,23]。美国食品药物管理局（Food and Drug Administration,FDA）自20世纪90年代就开始推荐使用PBPK模型代替动物实验和人体试验，但是目前在国内PBPK模型尚未被推广，尤其在中药的研究中很少使用[23,24]。本研究首次利用PBPK模型，对新型免疫抑制剂西罗莫司和临床常用中药五味子的主要成分五味子甲素之间的相互作用进行模拟预测，进一步研究其相互作用的特征，以期为临床成人及儿童的给药方案提供有效参考。

1、材料与方法

1.1 软件

PK-Sim®（版本11.0）。

1.2 药物的理化特征参数和药动学参数的收集

西罗莫司、五味子甲素的理化参数、生化参数和药动学数据通过“Pub Med”数据库，以“西罗莫司”“五味子甲素”“生化参数”“理化参数”为主题词进行检索，收集理化、生化参数以及物种体质量、给药剂量、给药途径及对应药时曲线数据。理化参数见表1、2。  

表1 西罗莫司的PBPK模型主要参数   

表2 五味子甲素的PBPK模型主要参数

1.3 药物PBPK模型的建立与评价

1.3.1 成人PBPK模型的建立与验证

将收集及预测的参数整合输入到PK-Sim®软件中，按照以下步骤展开模型的构建：

(1）建立西罗莫司给药的PBPK模型：选择20～43岁成人10、15 mg的数据为建模数据，确定该人群的药时曲线及药动学参数：最大血浆药物浓度（maximum concentration,Cmax）和血药浓度-时间曲线下面积（area under the plasma concentration-time curve,AUC）。

(2）建立五味子甲素给药的PBPK模型：选择23～24岁成人14.5 mg的数据为建模数据，确定该人群的药时曲线及药动学参数。

(3）模型评估标准：采用2种方法验证模型，第1种方法是通过将预测的浓度-时间数据与观测数据进行视觉比较来评估预测性能进行验证；第2种方法是通过计算Cmax和AUC等药动学参数的平均折叠误差（Rpredicted/observed,Rp/o）进行定量评估，以预测值与观测平均值之比表示。如果Rp/o均在0.5～2.0，提示模型拟合良好。

(4）模型验证：选用验证集数据对上述PBPK模型进行验证。

1.3.2 儿童PBPK模型的建立

根据成人PBPK模型建立儿童PBPK模型。以5～11、12～17岁儿童西罗莫司给药3、15 mg/m2的数据为建模数据，确定该儿童人群的药时曲线及药动学参数。按照“1.3.1”项下步骤进行儿童模型的建立与验证。

1.4 DDI的模拟

将已经验证完成的PBPK模型用于预测五味子甲素对西罗莫司的药动学的影响。PKsim软件具备健康受试者的相关生理学参数，可用于建立虚拟的健康成人以及儿童受试者人群。利用PKsim软件，设定用于预测的虚拟成人人群为健康成人受试者，年龄为18～60岁，平均年龄30岁，男∶女=1∶1，共计100人。五味子甲素与西罗莫司的给药剂量和给药间隔均根据临床常规用药方案制定：五味子甲素口服7.2 mg；西罗莫司单次口服给药8 mg/m2，负荷剂量6 mg，维持剂量2 mg/d，持续给药14 d。用于预测的虚拟儿童人群为健康受试者，年龄分为0～6、7～12、13～18岁3组，每组100名健康儿童受试者，男∶女=1∶1。五味子甲素口服给药同成人；西罗莫司口服2.5 mg/(m2·d)，持续给药14 d。

1.5 敏感性分析

通过PK-Sim®中的敏感性分析工具，计算单个参数改变时AUC的相对变化，实现西罗莫司和五味子甲素之间的DDI对单个参数的敏感性分析。灵敏度分析中选择的参数应具备参与、与优化调整相关或对模型有较强影响3种特征之一。模拟AUC的相对变化与最终模型中使用的参数在其值周围的相对变化之比为参数的灵敏度（S）。

AUC为初始AUC值；∆AUC为参数变化1%时AUC的变化量；P为初始目标参数值；∆P为参数变化1%的变化量

2、结果

2.1 药物PBPK模型的建立与验证

将西罗莫司、五味子甲素的PBPK模型相关参数输入PK-Sim®软件中，模拟成人单次口服西罗莫司10、15 mg与儿童单次口服3、15 mg/m2的PBPK模型，以及成人单次口服五味子甲素14.5 mg的PBPK模型。模拟的西罗莫司成人、儿童及成人五味子甲素药时曲线图见图1～3，软件模拟的西罗莫司、五味子甲素血药浓度-时间曲线与观测值基本拟合。选择验证数据对PBPK模型进行预测性评价。结果见表3，预测的药动学参数与临床观测值均满足0.5～2.0倍的标准。

图1 西罗莫司成人10 (A)、15 mg (B)的血药浓度-时间曲线   

图2 西罗莫司给予5～11岁儿童3 (A)、15 mg·m-2 (B)和12～18岁儿童3 (C)、15 mg·m-2 (D)的血药浓度-时间曲线  

图3 五味子甲素成人血药浓度-时间曲线   

2.2 西罗莫司和五味子甲素的DDI模拟结果

利用PBPK模型预测2种药物联合应用时的DDI，成人单次口服西罗莫司联用五味子甲素的预测结果见图4-A，药动学数据及变化比率见表4；儿童单次口服西罗莫司联用五味子甲素的预测结果如图4-B～D，药动学数据及变化比率见表5。结果显示，成人中，单次五味子甲素联合西罗莫司进行临床治疗时，西罗莫司的Cmax和AUC是单独应用时的1.05倍和1.06倍；多次给药联合应用时，西罗莫司的Cmax和AUC是单独应用时的1.02倍和1.26倍。当联用14 d时，0～6岁儿童组中，五味子甲素联用将西罗莫司的Cmax和AUC分别增加至单独给药时的1.63和4.59倍，相互作用程度显著高于成人组，随着年龄的逐渐增加，五味子甲素对西罗莫司的影响程度与成人逐渐接近。

2.3 敏感性分析

在模拟治疗性单次口服给药方案的基础上进行敏感性分析，评估单个参数改变对五味子甲素与西罗莫司联用时DDI的影响。敏感性分析（图5）显示五味子甲素与西罗莫司联用时，DDI对药物的CYP3A4浓度以及西罗莫司的CYP3A4的清除率、剂量、油水分配系数以及五味子甲素的剂量敏感，其中影响最大的参数是CYP3A4的浓度。  

表3 西罗莫司和五味子甲素的PBPK模型参数预测值和观测值的比较 

图4 在成人(A)和0～6岁(B)、7～12岁(C)和13～18岁(D)儿童中五味子甲素和西罗莫司联用时的血药浓度-时间曲线    

表4 在成人中西罗莫司联用五味子甲素后1、14 d的药动学参数变化    

表5 在儿童中西罗莫司联用五味子甲素后14 d的药动学参数变化 

图5 PBPK模型中对五味子甲素与西罗莫司的DDI敏感性分析   

3、讨论

西罗莫司作为肾移植术后常用的免疫抑制剂，因其具有无肾毒性、抗肿瘤、可降低巨细胞病毒感染发生率等优势，受到临床关注并得到广泛应用，但其药动学个体差异大、血药浓度易受多种因素影响，考虑可能与TDM周期长、患者依从性不稳定、DDI等因素有关[29]。五味子提取物造成西罗莫司的药动学变异性可能是由于五味子通过调节CYP3A和（或）P-gp和（或）肠道酶而改变其活性或含量，导致西罗莫司吸收增加，肠道代谢降低，生物利用度增加[3,4,28]。已有研究证明，PBPK模型可以很好地描述健康受试者的西罗莫司的药动学，并可用于探索CYP酶介导的DDI对西罗莫司全身暴露的影响。

本研究建立的PBPK模型预测值与临床观测值高度接近，说明模型性能良好，可用于模拟预测五味子甲素与西罗莫司之间的DDI。在成人群体中，五味子甲素对西罗莫司影响程度并不显著，可能的原因是该结果是由于五味子单个组分五味子甲素与西罗莫司的相互作用，而不是五味子木脂素的组合，因此，相对于五味子木脂素组合，本研究中的五味子甲素作为单组分，对于西罗莫司的影响程度可能被减弱。五味子存在多种活性成分，不同活性成分之间的药动学特征存在差异[30]，本研究目前仅限于研究五味子甲素对于西罗莫司的干预作用，结果证明所建立的PBPK模型性能良好，可支持下一步深入研究，后续将纳入五味子中其他有效物质进行进一步研究，并比较不同物质与药物DDI间的程度及区别。此外，西罗莫司的治疗窗较窄，血药浓度是衡量安全性的主要因素之一，与许多不良反应的发生有着密切的关系[3,31]，联用五味子甲素后，相对于AUC、Cmax升高不显著，说明五味子甲素联用在提高了西罗莫司的疗效的同时，对安全性的影响有限。敏感性分析结果表明CYP3A4的浓度是影响五味子甲素与西罗莫司联用时最显著的参数，再次证明对于CYP3A4的抑制作用会显著影响DDI的程度，与以往研究表明五味子甲素通过抑制CYP3A4酶的含量与活性来影响西罗莫司的药动学行为的观点相一致[4,9-11]。

研究还表明，在0～6岁儿童群体中，五味子甲素与西罗莫司之间的DDI与成人相比更加显著。胎儿体内CYP3A4活性极弱或缺失，出生后开始升高，1个月后可达到成人活性的30%～40%[32],5～15岁CYP3A4活性仅为成人中平均值的25%[33]。因此，在儿童人群中的西罗莫司不易代谢，容易在体内蓄积，这有可能解释了在0～6岁儿童中无论单用还是联用的Cmax、AUC均比成人高。最新研究证明，儿童年龄跨度较大，CYP3A基因型或许不能准确解释西罗莫司浓度的差异[34]。其他研究也证实CYP3A基因型不包括在西罗莫司儿童群体药动学中[35,36]，另外，中药的复杂成分使得传统的DDI静态模型在预测五味子DDI方面可靠性降低[23]。因此，进一步对于儿童体内西罗莫司药物代谢以及DDI的研究是有必要的。

本研究成功建立了西罗莫司、五味子甲素在成人及不同年龄的儿童体内的PBPK模型，并以此预测了西罗莫司和五味子甲素在不同给药剂量下的DDI。研究表明，西罗莫司在一定程度上增加了西罗莫司的疗效，同时也保证了西罗莫司自身的安全性，且与年龄相关的CYP3A4的浓度是影响五味子甲素与西罗莫司之间DDI的最显著参数。因此，在临床应用中，五味子甲素与西罗莫司联用时需要实时进行TDM，更需要综合考虑监测结果以及患者的病生理发展，制定更加适合患者的个体化用药方案，特别是在儿童人群中，制定的合理化给药方案在保证药物治疗效果和安全性的同时，最大程度提高患者的生命质量。

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基金资助:天津市卫生健康行业高层次人才选拔培养工程(TJSJMYXYC-D2-031);

文章来源:孙予璇,张艾琳,左梅玲等.五味子甲素与西罗莫司在成人及儿童中的药物相互作用研究[J].中草药,2024,55(06):1849-1856.