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左奥硝唑是奥硝唑的左旋体,是继甲硝唑、替硝唑和奥硝唑后的第三代硝基咪唑类衍生物,它在体内主要作用于病原菌的DNA,破坏DNA的双螺旋结构或阻断其转录复制而致其死亡以此达到抗菌目的,具有良好的抗厌氧菌和抗原虫作用。临床适应症主要用于治疗由厌氧菌(脆弱拟杆菌等)感染引起的多种疾病和用于预防和治疗各种外科手术后的厌氧菌感染。左奥硝唑的不良反应明显低于奥硝唑,特别是其中枢神经毒性。左奥硝唑氯化钠注射液于2009年8月获得国家食品药品监督管理总局(CFDA)批准后上市,目前正在开展Ⅳ期临床研究,主要考察该药在广泛使用条件下治疗敏感厌氧菌感染的疗效和安全性,评估其在普通人群或者特殊人群中使用的利益与风险关系。该药在前期临床研究中,体外药效学和药代动力学／药效学(PK/PD)研究方面不全面,主要体现在：①体外药效学研究中受试菌菌株较少,尚未与甲硝唑这一经典老药比较抗菌活性；②该药主要在肝脏代谢,但由于当时未获得代谢产物,而没有进行代谢产物是否具有抗菌活性的相关研究；③未进行左奥硝唑PK/PD研究,缺乏左奥硝唑PK/PD特点和对目标病原菌的PK/PD靶值相关研究资料。近期研制出了左奥硝唑在人体肝脏中的5种I相代谢产物,M1(1-氯-3-(2-羟甲基-5-硝基-1-咪唑基)-2-丙醇)和M2(2-甲基-5-硝基咪唑)均由奥硝唑氧化而来,M3(N-(3-氯-2-羟丙基)乙酰胺)和M5(乙酰胺)由奥硝唑水解之后咪唑环裂解而来,M4(3-(2-甲基-5-硝基-1-咪唑基)-1,2-丙二醇)由奥硝唑咪唑环侧链氯水解而来。为此,本研究目的：①通过比较左奥硝唑与甲硝唑、奥硝唑和右奥硝唑的抗菌活性差异,同时进行左奥硝唑5种代谢产物(M1、M2、M3、M4和M5)抗菌活性的研究,阐明左奥硝唑及其代谢产物的抗菌活性和抗菌谱；②通过测定左奥硝唑对脆弱拟杆菌的静态杀菌曲线,采用药效学模型来分析判定左奥硝唑的杀菌模式浓度依赖抑或时间依赖；③构建左奥硝唑对脆弱拟杆菌的体外动态厌氧菌PK/PD模型并进行模型验证；④基于该模型进行左奥硝唑体外动态PK/PD研究,获得该药的PK/PD参数及预测其体内达到最大杀菌效果所需的PK/PD靶值,为优化IV期临床试验给药方案,以期获得体内达到杀灭目标病原菌最大杀菌效果提供科学的依据。本研究包括以下四个部分：第一部分抗菌新药左奥硝唑及其五种代谢产物的体外抗菌活性研究目的 收集临床分离厌氧菌375株,测定左奥硝唑及其代谢产物对临床分离厌氧菌的体外抗菌活性及抗菌谱。方法采用RapiD ERIC鉴定菌种,根据CLSI 2012年版M11-A8标准,采用琼脂稀释法测定左奥硝唑等抗菌药物对375株临床分离厌氧菌的最低抑菌浓度(MIC),并与甲硝唑等3种同类药物和左奥硝唑5种代谢产物进行比较；测定左奥硝唑和甲硝唑对22株脆弱拟杆菌临床株的最低杀菌浓度(MBC)。结果375株临床厌氧菌包括181株革兰阴性杆菌、11株革兰阴性球菌、139株革兰阳性杆菌和44株革兰阳性球菌,覆盖34个种。左奥硝唑对厌氧革兰阴性杆菌中的脆弱拟杆菌和其他拟杆菌、革兰阳性杆菌中的艰难梭菌和产气荚膜梭菌、革兰阳性球菌中的大消化链球菌具有良好的抗菌活性,其MIC90值分别为0.5 mg.L-1、1mg·L-1、0.25 mg·L-1、2 mg·L-1和1 mg·L-1;但对革兰阴性球菌(11株韦荣球菌)抗菌活性较差,仍需大样本量的数据支持。左奥硝唑与甲硝唑、奥硝唑及右奥硝唑的抗厌氧菌活性相仿或略强,其中左奥硝唑对脆弱拟杆菌的抗菌活性略强于其他同类药物。而左奥硝唑代谢产物M1和M4抗厌氧菌的MIC5o值、MIC90值与甲硝唑相仿或略低,也有较好的抗厌氧菌活性。左奥硝唑代谢产物M2、M3和M5几乎无抗菌活性。左奥硝唑和甲硝唑对临床分离的22株脆弱拟杆菌的MBC5o与MIC5o之比、MBC90与MIC90之比均为4。结论左奥硝唑与甲硝唑、奥硝唑及右奥硝唑的抗厌氧菌活性相似或略强,对大多数厌氧菌均有较好的抗菌活性；左奥硝唑代谢产物M1和M4也有较好的抗厌氧菌活性,M2、M3和M5抗厌氧菌活性差。左奥硝唑与甲硝唑对脆弱拟杆菌的杀菌活性良好,均为杀菌剂。第二部分左奥硝唑对脆弱拟杆菌体外杀菌活性及杀菌模式研究目的测定左奥硝唑对脆弱拟杆菌质控菌和不同MIC值的临床株的体外静态杀菌曲线,并以甲硝唑对脆弱拟杆菌标准菌株为对照,阐明左奥硝唑的杀菌模式。方法从第一部分中选取脆弱拟杆菌标准菌株ATCC 25285和3株左奥硝唑的不同MIC值的临床株,分别为06-W6-57 (0.5 mg·L-1)、13-W45-64 (1 mg·L-1)和13-W45-69 (2 mg·L-1)。测定左奥硝唑和甲硝唑在不同浓度下对上述受试脆弱拟杆菌的(0.5MIC-64MIC)静态杀菌曲线,采用Matlab7.0软件进行药效学模型分析杀菌曲线中左奥硝唑和甲硝唑的△LogCFU24h与药物浓度之间的关系,比较两药的药效学活性,确立左奥硝唑的杀菌模式。结果左奥硝唑的静态杀菌曲线和以Sigmoid Emax模型拟合分析后的结果均显示左奥硝唑与甲硝唑相似,系浓度依赖性的抗菌药物。模型分析结果显示左奥硝唑对脆弱质控菌的EC90值仅约为甲硝唑EC90值的1/5,分别为0.648和3.42 mg-L-1；当ΔLogCFU24h为-3时,左奥硝唑和甲硝唑对脆弱菌质控株的浓度分别为0.499和1.09 mg.L-1,仅约为甲硝唑的1/2,显示左奥硝唑的杀菌活性明显强于甲硝唑。同时,随着左奥硝唑对脆弱拟杆菌的MIC值从0.5 mg.L-1升高到2 mg.L-1,该药的杀菌速率逐渐减小,杀菌活性略有降低,需要更高的药物浓度才能达到良好的杀菌活性。结论左奥硝唑系浓度依赖性的抗菌药物,且杀菌速率快于甲硝唑。第三部分左奥硝唑对脆弱拟杆菌的体外PK/PD模型的构建及验证目的本研究旨在建立厌氧菌流速数控体外PK/PD模型并进行模型验证。方法模拟动态流速情况下左奥硝唑在健康志愿者中750mmg单剂给药下的药时曲线,及该药对脆弱拟杆菌质控株ATCC 25285的动态杀菌过程并与不加药时质控菌的正常生长情况相比较。结果经过PK和PD验证,该厌氧菌模型在72h内模型条件较稳定,且流速变化可控。可模拟二房室模型,实测PK数据证实与体内数据高度接近,相对偏差仅为-10.6%,在±15%内,在不增加模型结构的基础上实现了对药动学过程模拟的精确性和可控性；本模型提供的厌氧环境符合脆弱拟杆菌的正常生长条件,细菌在6h可达到快速生长阶段,在72h内该模型给厌氧菌提供了一个稳定良好的生长环境,通过了药效学验证。结论该厌氧菌流速数控体外PK/PD模型可应用于左奥硝唑体外PK/PD的研究。第四部分左奥硝唑对脆弱拟杆菌的体外PK/PD研究目的 阐明左奥硝唑PK/PD参数与药效学指标的相关性,计算该药达到最大杀菌效果的PK/PD靶值。方法本研究中我们按照健康志愿者Ⅳ期临床研究的药动学参数设定了体外PK/PD模型,观察模拟250mg.500mg.750mg和1000mg 4种单剂量给药在72小时内分别对3株不同MIC值的脆弱拟杆菌(脆弱拟杆菌ATCC25285和临床株13-W45-64和13-W45-69)感染模型的杀菌作用。药效学结果通过计算△Log24h(△LogCFU24h=LogCFU24h-LogCFUo).24小时内杀菌曲线下面积(AUBC)和初始杀菌速率(IKR)进行量化,将左奥硝唑这三种药效量化值分别与AUC/MIC.Cmax/MIC和%T>MIC参数进行相关性分析,并建立药效学模型(S形Emax模型)求算出达到药效学效果时所需的PK/PD参数值。结果分析结果显示以左奥硝唑对脆弱拟杆菌的药效量化值△Log24h和AUBC均与PK/PD参数(AUC/MIC. Cmax/MIC和%T>MIC)具有良好相关性,IKR与PK/PD参数相关性相对较差。三种药效量化值与A UC/MIC和Cmax/MIC的参数相关性比%T>MIC较优。根据△Log24h法确定24h时菌落计数较0点下降3个Log单位时AUC0-24/MIC.Cmax/MIC和%T>MIC的参数值分别为157.6、14.1与56.4%。结论左奥硝唑对主要致病菌脆弱拟杆菌的靶值(AUC0-24/MIC和Cmax/MIC)分别为157.6与14.1,以期为优化左奥硝唑氯化钠注射液达到最大杀菌效果的给药方案提供参考。