听课笔记 | 曾振灵教授《兽用抗菌药物的PK-PD及其研究进展》——第十二届兽医大会细菌耐药性与兽药残留控制专场

2025年8月22日上午，由中国兽医协会主办，中国兽医协会兽医科学用药分会、扬州大学兽医学院承办，成都齐碳科技有限公司协办的“细菌耐药性与兽药残留控制专场”在西安国际会展中心成功举办。华南农业大学兽医学院曾振灵教授在会议上分享了《兽用抗菌药物的PK-PD及其研究进展》专题报告。

华南农业大学兽医学院曾振灵教授围绕抗菌药物的PK-PD同步模型进行了授课，重点讲解了该模型在指导抗菌药物精准用药中的作用机制和应用价值，并结合当前研究成果系统介绍了兽用抗菌药物PK-PD研究进展与趋势，为推动科学用药提供了理论依据与实践参考。

一）什么是抗菌药物？

抗生素，曾称抗菌素，是细菌、真菌、放线菌等微生物在生长繁殖过程中产生的代谢产物，在很低浓度下即能抑制或杀灭其他微生物的化学物质，如青霉素、土霉素等。

化学合成抗菌药：也能够抑制或者杀灭微生物，但它是用人工的方法化学合成的抗菌药物，如磺胺药、恩诺沙星等。

药物效应动力学(PD)：药物对人体（动物体）作用、作用机制。

药代动力学(PK)：人体（动物体）对药物吸收、分布、代谢、排泄。

二）PK-PD同步模型

通过测定药物浓度-时间-效应数据，可以拟合出药物浓度及其效应的经时过程曲线，从而将药动学与药效学数据结合起来，称为药动学-药效学同步（结合）模型（简称PK-PD模型）。

许多研究认为，PK-PD模型是抗菌药物发挥最大药效，毒副作用、耐药性等降到最低的重要基础，是精准、合理用药的基础。有人把它称之为“药理学的未来”。

PK-PD同步模型的研究真实地反映了动物体-抗菌药-细菌之间的动态相互变化关系，是抗菌药物精准、合理应用的重要研究工具。

三）评价药代动力学的主要参数：

峰浓度(Cmax)、达峰时间(Tmax)、表观分布容积（Vd）、消除半衰期（T1/2）、体清除率（CIB）、血药浓度-时间曲线下面积（AUC）及生物利用度（F）等。

四）评价药效学的主要指标：

最低抑菌浓度（MIC50，MIC90）、最低杀菌浓度（MBC50，MBC90）、防突变浓度（MPC）、突变选择窗（MSW）、累积抑菌百分率、杀菌曲线、联合药敏指数（FIC指数）、抗生素后效应（PAE）。

五）PK-PD研究的意义：

更准确地反映抗菌药物的作用时间过程；根据PK-PD原理制定精准给药方案，提高清除病原菌，改善临床治疗效果；减少细菌耐药性的产生；创新抗菌药注册申报，老抗菌药再评价。

六）%T>MIC与疗效的关系：

对于β-内酰胺类药物，％T>MIC的时间达到50％以上，细菌的清除率可达85％以上。

青霉素或头孢菌素治疗实验性动物肺炎链球菌感染，％T>MIC的时间达到50％～100％，动物的存活率可达90％～100%。

七）细菌的防突变浓度（MPC）：

以MIC为依据的抗菌治疗立足于“消除感染”，为防止突变株出现和被选择形成耐药菌群，在氟喹诺酮类药物对金葡菌、肺炎链球菌和分支杆菌的作用研究中提出“防突变浓度”的新概念。

MPC是药物的临界浓度值，高于该值，选择性耐药的变异菌株增殖发生率很小；实验表明，MPC通常高于MIC4~8倍；应用MPC值，能预测在达到根除感染目的同时，兼顾预防耐药性的产生。

一）制定动物精准用药的原则

根据动物病原菌体外药敏、PK-PD与临床结果及细菌、动物的感染部位综合考虑。

优选药物：针对不同病原菌药敏试验选药。

优化给药方案：根据PK-PD特点（血及组织）。

二）时间依赖性抗菌药

TMIC应超过给药间隔的50％，抗菌活性达到了最大化，清除细菌的速度快。

药物浓度为4～5倍MIC时杀菌率即处于饱和，即使再增加药物剂量，疗效也不会明显增加。

其杀菌范围主要依赖于接触时间。没有或很少有抗菌药后效应，维持其血药浓度的时间取决于药物的消除半衰期。

三）不合理的给药方案：

临床上将阿莫西林普通制剂肌注或内服给药剂量提高到20～30mg／kg体重，减少给药次数为每天1次。这种用药方法是不合理的。

肌注或内服给药时，阿莫西林在大多数动物体内的消除半衰期1-2h。随意延长给药间隔时间，T＞MIC达不到超过给药间隔时间大于50％的要求。

时间依赖性药物需要每日多次给药，以维持T＞MIC超过给药间隔时间的50％。

兽医临床上将青霉素给药剂量提高到10万单位／kg体重，肌内注射，减少给药次数为每天1次。这种用药方案不合理。肌注给药时，青霉素在大多数动物体内消除半衰期小于1h。随意延长给药间隔时间，T＞MIC达不到超过给药间期50％的要求。

四）浓度依赖性抗菌药：

其血药浓度Cmax/MIC>8～10，能产生良好的抗菌效果。

其对致病菌的杀菌作用取决于峰浓度。AUC24h／MIC＞125时，产生疗效快，能有效地杀灭细菌和抑制耐药菌株产生，临床有效率可达90％以上。

一般具有良好的抗菌药后效应，如氨基糖苷类的PAE为0.75～7.5h。

五）合理的给药方案：

1、以氨基糖苷类抗生素为例：

具有耳、肾毒性。耳蜗和肾小管对氨基糖苷类药物摄取具有饱和性，短时较高血药浓度不增加其对药物的摄取，不增加毒性。

高浓度不易产生耐药性，低浓度易诱导适应性耐药，高剂量少次数给药可避免耐药。

每日单次给药，容易操作，毒副反应少，临床疗效不变或更好。

2、以恩诺沙星为例：

高浓度不易产生耐药性，低浓度易诱导适应性耐药，高剂量少次数给药可避免耐药。

FDA批准：猪每日给药2次（2.5mg／kg）连用3天，改为给药1次（7.5mg／kg），有必要时48h后再用1次。容易操作，毒副反应少，临床疗效不变或更好。

六）抗菌药的联合应用：

除了选择疗效好的药物、调整药物剂量外，联合用药也可缩小或关闭MSW。

两药同时处于各自的MIC之上，细菌需要同时发生两种耐药突变才能生长。

联合用药能够达到关闭MSW，降低耐药率的目的。特别是对于MPC很高的药物，如抗结核药，加大剂量，不良反应增多。

一）恩诺沙星对雏鸡肺炎克雷伯菌感染的疗效及适宜剂量方案如何？其与临床推荐剂量是否匹配？

给药剂量＞10mg／kg时，可观察到杀菌活性；剂量≤40mg／kg时，无法实现细菌的完全清除。

基于血浆游离药物数据拟合得出AUC72h／MIC的剂量为14.16mg／kg；该剂量较我国临床推荐的7.5mg／kg偏高，在治疗MIC≥0.125μg／mL的肺炎克言伯菌感染时需慎重考虑。

二）利福昔明乳管内注入对大肠杆菌引起的奶牛乳房炎效果显著，Wang等通过建立PK／PD模型，评估目前给药方案的治疗效果。

AUC24h／MIC超过57.80h时可实现最佳抗菌效果；临床推荐的利福昔明100mg／乳区、每12小时一次的给药方案对大肠杆菌引起的牛乳腺炎治愈率达91.08％。

三）Zhang等采用体外动态感染胸膜放线杆菌模型，模拟达氟沙星在猪血浆中的浓度变化，分析其PK-PD参数与抗菌活性的关系。

AUC24h/MIC99与抗菌活性拟合最佳，抑菌、杀菌和根除效应对应数值分别为2.68、33.67和71.58h，可为达氟沙星治疗胸膜肺炎放线杆菌感染提供指导。

四）Lu等通过体外动态模型评估达氟沙星对多杀性巴氏杆菌的PK-PD靶值及耐药机制，并基于MSW假说优化给药方案。

抑菌、杀菌和根除效应对应的AUC24h／MIC分别为34、52、64h。

耐药突变株富集与AUC／MPC相关，外排泵及调控基因过表达是耐药原因，最低突变预防靶值（AUC24h／MPC）比值为19h。

该菌对达氟沙星耐药呈浓度依赖性，符合MSW假说。而当前2.5mg／kg的临床给药方案可能因诱导耐药存在治疗失败风险。

五）Yang等通过建立PK-PD模型优化恩诺沙星对副猪嗜血杆菌的给药方案。

对健康猪和感染猪肌内注射2.5mg／kg恩诺沙星，两者的AUC和CL差异显著，提示病菌可能改变恩诺沙星的药代动力学特征。恩诺沙星对该菌的MIC、MBC均为0.125μg／mL，MPC为0.6μg／mL，其抗菌作用呈浓度依赖性。

六）抗生素联用PK-PD模型的研究进展

1．联合用药动态相互作用量化

2023年研究发现氨苄西林与头孢曲松联用时，通过PK-PD建模，测定相关的药代动力学参数，二者联用时CRO＞1mg／L是有增效作用，并允许AMP剂量下调，优化临床给药方案。

2．给药方式与PK-PD模型创新

2023年有研究人员探讨美罗培南延长输注与间断推注单药及联合多黏菌素对铜绿假单胞菌生物被膜的疗效。发现美罗培南延长输注联合黏菌素，可优化PK-PD参数，抗菌效果较好。

3．特殊种群模型精细化

2021年，有研究人员探讨健康犬与危重犬静脉注射阿莫西林／克拉维酸的群体药代动力学，优化给药方案：危重犬优先延长输注时间（至3小时）而非增加剂量，以提升fT＞MIC。

ENR单药：＞2×MIC时24h内完全杀菌。CEQ单药：≥1×MIC时抑菌，但易反弹。

ENR＋CEQ联用产生协同或相加作用；优势为0.5×MIC ENR＋低浓度CEQ即可增强杀菌效果。

CEQ的％T＞MIC需求从48.66降至18.04，抗菌活性显著提升。

同时，ENR单药治疗24-30h后，诱导出低水平耐药株（MIC升高4-8倍）。联用方案未诱导CEQ耐药株，提示联用可延缓耐药。

首次量化ENR＋CEQ联用对抗肺炎克雷伯菌的PK-PD参数，为兽医临床优化剂量方案及控制耐药性提供实验依据。

研究人员将氨苄西林-头孢曲松联用对抗粪肠球菌，并测定小鼠模型相关的药动学-／药效学指标，优化临床给药方案。

在优化的粪肠球菌小鼠感染模型中，测试两种新指标（头孢曲松阈值以上时间、氨苄西林超过MIC以上时间）以明确头孢曲松对氨苄西林的增强作用，并通过模拟人类用药剂量评估临床相关性。

AMP＋CRO的体内疗效由T>threshold(CRO)和T>MICI（AMP）双指数驱动。联用CRO时，低剂量AMP（25mg q6h）可达与单用高剂量AMP（500mg q6h）相同的T>MICI。

该实验通过新型的PK-PD指数，阐述了两种抗生素联用增效的机制，指出联用的剂量配比，为优化肠球菌感染联合治疗提供依据。

研究人员探讨美罗培南延长输注与间断推注单药及联合多黏菌素对铜绿假单胞菌生物被膜的疗效。

该实验探讨美罗培南（单药或联合粘菌素）通过间歇推注（IB）vs延长输注（EI）给药对铜绿假单胞菌生物膜的疗效，并确定最佳PK-PD参数。

通过测定杀菌效果、PK／PD参数（T＞MIC、Cmax／MIC、AUC／MIC）、耐药演变进行分析。

目前制定药物敏感性标准的机构主要有：

美国临床和实验室标准协会（CLSI）、欧洲药敏试验委员会（EUCAST）

考量折点时用到的PK-PD标准包括：

体外数据、动物模型、临床数据，以及静态与杀菌效应等。

该研究以马用抗菌药马波沙星（Marbofloxacin，MBX）建立PK-PD临界值，以支持制定针对马属动物的临床折点（CBP），用于指导抗菌药敏感性测试（AST）结果的解读。

研究采用群体药动学（POP PK）模型（二室模型）及蒙特卡洛模拟（MCS）生成5000条虚拟药时曲线，计算游离药物AUC／MIC（fAUC／MIC）

在PDT＝72h时的革兰氏阴性菌的PK／Pdsut是0.625mg／L，而大肠杆菌MIC90＝0.0312mg／L，MBX（2mg／kg）对肠杆菌科（如大肠杆菌）感染可能有效（MIC90接近PK/PDsut)，马波沙星对大肠杆菌的折点为0.625μg／mL。

马用抗生素青霉素对金黄色葡萄球菌折点为0.25mg／L

头孢噻呋对仔猪胸膜肺炎放线杆菌折点为2ug／ml

磷霉素对大肠杆菌折点为16.0mg／L，针对动物的临床断点

泊沙康唑对白色念珠菌折点为0.06mg／L

PK-PD同步模型整合了药物浓度-时间-效应三者之间的关系，已成为抗菌药物合理用药，减缓细菌耐药性产生，以及在新兽药研发过程中的重要手段。

针对不同的适应证，建立基于PK-PD的治疗方案，为兽医临床上提供科学的给药方案。

对于宠物医院可根据基于MPC的PK-PD-MSW模型制定合理的个体化精准给药方案，减少细菌耐药性的产生。

目前中国的畜禽养殖中，很少有养殖企业进行设计个体化的用药方案，仍存在抗菌药物不合理使用的现象，如何采用PK-PD同步模型，通过增加剂量、联合用药、选择首选的抗菌药物等方法来实现在兽医临床上减少细菌耐药性的发生，尚需进一步研究解决。