王乐乐 杨松 唐神结

2020年10月，世界卫生组织(WHO)发布了最新的全球结核病报告，全球新发结核病患者发病率为130/10万，我国结核病患者发病率为58/10万，结核病的治疗成功率为85%，耐药结核病治疗成功率仅为57%[1]。结核病患者由于个体差异、药品毒性、耐药等多种原因影响治疗效果。目前指导合理使用抗结核药品的手段包括WHO推荐的按体质量推算药品剂量、疗效评估、代谢酶基因分型和治疗性药物监测(therapeutic drug monitoring，TDM)。基因分型有助于早期用药决策，TDM以患者-药品-效果之间的关系为主要目标[2]，帮助患者达到最佳疗效，减少耐药及不良反应的发生。因此，笔者通过对抗结核药品TDM的最新文献进行综述，以提高临床医师对TDM的重视程度。

一、TDM的定义和临床意义

1.定义[2]：TDM是指通过测定患者体内药品暴露、药理标志物或药效学指标，利用定量药理模型，以药品治疗窗为基准，为患者制定合适的个体化治疗方案。其核心目的是利用药品分析、定量计算、临床干预以获得最大化合理用药。生物样本中的药品浓度、药理标志物和药品相关基因水平均是治疗方案优化的物质基础。

2.临床意义：虽然目前的结核病患者多进行规范化抗结核治疗，但88%的患者利福平血药浓度低于推荐的截断值(8 mg/L)[3]；环丝氨酸(54.87%)和利奈唑胺(16.9%)血药浓度不在有效浓度范围[4]；血药浓度-时间曲线下面积以及达峰时间差异大[5-7]；氟喹诺酮类药品易导致不良反应，临床给药剂量偏低[8]。这些原因均可导致治疗结果欠佳。药物浓度虽然不能直接体现结核病患者对治疗的反应程度，但结合临床和细菌学检查结果，TDM可以成为一种决定性工具[9]，将最低抑菌浓度(MIC)和药物浓度联合作为标志物，对结核病患者实现合理用药具有较高的应用价值，对维持最佳治疗药物浓度，进行精准医疗具有重要的意义[4,10-11]。

二、TDM的检测技术

TDM的检测方法包括直接法和间接法，可代替目前常用的线性回归模型[12]。目前常用的主要有高效液相色谱法(high-performance liquid chromatography，HPLC)、液相色谱-质谱法(liquid chromatography-mass spectrometry，LC-MS)、超高效液相色谱-质谱串联法(ultra performance liquid chromatography-mass spectrometry，UPLC-MS/MS)、血浆抗结核药物活性测定(plasma TB drug activity，TDA)以及离子交换树脂旋转柱离心法。

1.HPLC法：HPLC是在经典的液相色谱法的基础上合并气相色谱，20世纪60年代后期迅速发展并得到广泛应用。其可对样品中的目标物质进行准确分离、含量测定，具有快速、高效、特异度和敏感度高、操作简便等优点[13]。采用HPLC同时测定异烟肼、吡嗪酰胺和利福平血药浓度，标准曲线线性良好(r2>0.99)，准确度为96.5%～106.6%，日间精密度相对标准偏差(RSD)均<15%，已成功应用于群体药代动力学研究[14]；同时测定二线抗结核药品莫西沙星、利奈唑胺、氯法齐明的血药浓度，日内和日间准确度、精密度(RSD<13.2%)、线性(r>0.9970)良好、平均提取回收率[(87.3±11.0)%～(107.4±6.8)%]和稳定性(86.5%～105.3%)均在可接受范围[15]；检测结核病患者胸腔积液中异烟肼浓度，在0.25～10.00 μg/ml范围内线性关系良好(r=0.9989)，回收率分别为97.95%、100.64%、102.84%，日内准确度RSD<5%，日间准确度RSD<6%[16]。

2.LC-MS：LC-MS[4]是一种分离分析复杂有机混合物的有效手段，具有分析范围广、能力强、时间短、结果可靠、操作简便等优点。

液相色谱串联质谱(liquid chromatography-tandem mass spectrometry，LC-MS/MS)可同时对多种一线抗结核药物进行检测，线性良好(r>0.997)，日内、日间准确度和精密度、稳定性RSD均<15%，该方法已成功获得美国食品药品监督管理局(Food and Drug Administration，FDA)认证，进样量小(10 μl)，采血量仅需3 ml，为儿童抗结核药品水平的评估和监测增加了优势[12]。LC-MS/MS检测结核性脑膜炎患者脑脊液利福霉素浓度，在0.4～4.0 μg/ml浓度范围内线性良好(r=0.9997)，精密度和稳定性RSD分别为2.9%和4.1%，检测限为100 ng/ml时，信噪比S/N可提高至3.6[17]。与HPLC相比，LC-MS/MS测定利奈唑胺的定量范围为0.05～30.00 μg/ml，HPLC为0.25～30.00 μg/ml，定量下限更低，LC-MS/MS特异度和敏感度更高，但两种方法一致性较好，无系统偏倚[18]。

液相色谱串联四极杆飞行时间质谱(LC-QToF-MS)：于2011年开始用于化合物分离和纯度分析、生物标记物定性检测、药品开发中代谢产物的发现和鉴定。目前国内外LC-QToF-MS多用于代谢组学研究以及定性分析。LC-QToF-MS同时测定乙胺丁醇、异烟肼、吡嗪酰胺和利福平的定量范围分别为0.2～5.0 μg/ml、0.2～7.5 μg/ml、1～40 μg/ml、0.25～2.00 μg/ml，选择性好，具有足够的精密度和准确度，已通过巴西国家卫生监督局(ANVISA)和美国FDA验证，可应用于TDM[19]。

3.UPLC-MS/MS：经典的HPLC法，敏感度较低，线性范围较窄，无法满足临床所需的大量药物浓度检测要求。李岑等[20]研究结果显示，UPLC-MS/MS测定多索茶碱的线性范围为0.01～24.90 μg/ml、检出限低至1 ng/ml，与HPLC(1.0～24.9 μg/ml、0.3 μg/ml)相比，敏感度提高300倍，柱宽显著改善；UPLC-MS/MS前处理步骤简化，对样品基质的影响降低，节约成本，准确度和精密度提高，使TDM的应用更广泛。UPLC-MS/MS法同时检测5种一线抗结核药品，日内和日间RSD均<17.0%，准确度为91.5%～110.0%，提取回收率均≥90.2%，分析时间仅需3.5 min[21]；检测10种一线抗结核药品和4种二线抗结核药品浓度，分析时间仅需7 min，线性关系良好(r>0.99)[22]。

4.TDA：2011年TDA首先用于间接检测患者药物暴露量，利用患者血浆(含抗结核药品)和对照血浆(无抗结核药品)结核分枝杆菌(MTB)检出时间的比值计算TDA。Niward 等[23]发现利福平血药浓度低于8 mg/L的患者TDA明显降低(P=0.0013)，TDA<1.5的患者利福平血药浓度明显降低(P<0.001)。TDA适合于医疗条件不足、结核病高发、难以使用LC-MS但具有MTB培养条件的地区，但将TDA作为结核病治疗的常规管理工具还需要进一步研究[3,23]。

5.离子交换树脂旋转柱离心法：离子交换树脂旋转柱离心法是从结核病患者尿液中间接检测药物浓度的方法，但敏感度较好、特异度较差[24]。

从药品专属性上，中国药理学会治疗药物监测研究专业委员会推荐采用LC-MS/MS和HPLC[2]。HPLC检测限较高，低浓度样本不适用[25]；LC-MS通过色谱和质谱之间的互补，分离能力、敏感度和选择性较HPLC高；UPLC-MS/MS可使分析通量、敏感度和色谱峰容量进一步增加[26]。

三、TDM在结核病治疗中的应用进展

目前尚无抗结核药品TDM的相关技术指南[27]。但最近更新的WHO[28]和美国胸科协会(ATS)指南[29]中均推荐对有药物暴露改变风险或预后不良的结核病患者在治疗期间应行TDM的建议，为用药方案调整提供依据[30]。

TDM适用于早期依从性较差的患者和耐药发生率较高的国家。异烟肼的快乙酰化基因型患者(亚洲人最常见)比慢乙酰化基因型患者更易发生治疗失败和复发，故TDM对于这类人群具有重要意义。对痰培养阴转慢、有药物间相互作用和并发症(如并发糖尿病、艾滋病、胃肠道功能紊乱和其他吸收不良疾病)的患者应优先选择进行TDM[31]。为避免敏感结核病因血药浓度过低、反应延迟进展为耐药结核病，治疗2周后行TDM也很有必要。

1.敏感结核病：过去TDM多对一个时间点的血药浓度进行分析，Kumar等[32]、Lei等[33]同时对多种一线抗结核药品行TDM发现，规律抗结核治疗的敏感结核病患者异烟肼和利福平血药浓度在治疗第1个月、强化期结束时和抗结核治疗结束时差异无统计学意义[32]，但服药后2 h的参考意义最大[34]。给药剂量是决定血药浓度水平最重要的因素，患者性别、年龄、体质量、吸烟史、肌酐清除率、血清白蛋白以及结核病史也对血药浓度存在影响，利福平、异烟肼、吡嗪酰胺和乙胺丁醇浓度与给药剂量、性别(女性)呈正相关(P<0.05)，利福平、异烟肼和乙胺丁醇血药浓度与年龄呈正相关(P<0.05)；异烟肼血药浓度与体质量呈负相关(P<0.01)；利福平、异烟肼与吸烟史呈正相关(P<0.05)；利福平、吡嗪酰胺和乙胺丁醇血药浓度与肌酐清除率(Ccr)呈负相关(P<0.05)：利福平与血清白蛋白呈正相关(P<0.01)，与吡嗪酰胺血药浓度呈负相关(P<0.05)；有结核病史的患者异烟肼血药浓度高于初治结核病患者(P<0.05)。多因素分析显示：异烟肼给药剂量每增加1 mg/kg，异烟肼2 h血药浓度增加0.249 g/ml；利福平剂量每增加1 mg/kg，2 h血药浓度增加0.270 μg/ml；吡嗪酰胺剂量每增加1 mg/kg，2 h血药浓度增加0.190 μg/ml(P值均<0.01)；乙胺丁醇剂量每增加1 mg/kg，2 h血药浓度增加0.145 μg/ml，Ccr每增加1 ml/min，2 h血药浓度下降0.155 μg/ml(P值均<0.05)[32-33]。

2.耐药结核病：WHO和ATS指南均推荐二线抗结核药品应使用TDM，特别是利奈唑胺和环丝氨酸、特立齐酮、氟喹诺酮类和氨基糖苷类注射剂[28-29]。美国感染病协会(Infectious Disease Society of America，IDSA)等多个国际组织推荐耐多药结核病(MDR-TB)和广泛耐药结核病(XDR-TB)患者常规应用TDM。但目前对MDR-TB的研究较少，仅仅几项研究同时涉及细菌的MIC和药物浓度[35-36]。

Bolhuis等[10]对收治的全部MDR-TB患者的部分二线抗结核药品长期行TDM，结合MIC和药物敏感性试验(简称“药敏试验”)，治疗成功率高达86%。Yu等[37]发现90% MTB菌株对环丝氨酸MIC低于32 μg/ml(截断值)，34.6%的患者(剂量500 mg/d)峰浓度(Cmax)<20 μg/ml，61.9%的患者(剂量750 mg/d)Cmax>35 μg/ml，Cmax/MIC>1的患者治疗效果较好(P<0.05)。因此Cmax/MIC可能是预测MDR-TB/XDR-TB患者预后良好的重要指标。WHO指南推荐MDR-TB患者阿米卡星的给药剂量为15 mg·kg-1·d-1，每日最大剂量1000 mg[38]。Cmax/MIC>20和血药浓度-时间曲线下面积(AUC)/MIC>100是评估氨基糖苷类药品疗效的重要参数[8,39]；平均累积AUC0～24是听力损伤的预测因子，AUC0～24>87 232 mg·h/L时，耳毒性可增加10%[40]。van Altena等[39]在TDM下将阿米卡星给药剂量减少至400.0 mg/d，平均累积AUC0～24=15 205 mg·h/L，Cmax/MIC=31.2，67.3%的患者可获得满意疗效，没有复发，听力损伤发生率(9.1%)较低。在模拟人体的空纤维感染模型中，当莫西沙星给药剂量为400 mg(MIC=0.25 mg/L)时，40%的患者发生耐药，患者药物暴露量可相差9倍；以AUC/MIC>100为依据，将莫西沙星剂量增加至800 mg时患者不良反应发生风险并未增加[8]。

由于样本采集有创、保存条件较高、检测设备资金投入大等问题，抗结核药品的TDM并没有被医疗机构常规采用。Metcalfe等[41]以头发作为标本对不同时间点的11种二线抗结核药品同时行TDM，发现低药物浓度与不良结局明显相关(HR=0.60，95%CI：0.27～1.34；P=0.210)。Reckers等[42]的研究结果也验证了此方法的可行性，11种抗结核药品的定量下限范围为0.01～1.00 ng/mg，其中9种在线性动态范围内。头发采集是非侵入性操作，采集或运输技术要求低，头发中的药物水平能客观评估患者一段时间(甚至是几个月前)的平均暴露水平，还可以与血药浓度结合，分别从时间点和时间段提供信息，这些特点为药物水平监测提供了可行性。

与血浆或血清相比，干血斑表现出更高的稳定性，可在室温下运输甚至邮寄。但由于其对检测技术人员水平要求较高，只能在具备相应条件的医疗机构开展，阻碍了其大规模实施[43]。因此，目前仅用于少数几种二线抗结核药品的评价[11,44]。

唾液或尿液等样本为无创采集，通过简单的紫外分光光度计便可测定药物浓度，可以在社区使用，适用于儿童。van den Elsen等[45]对42项应用唾液行TDM的研究进行了系统评价，结果发现大多数抗结核药品在唾液中含量非常低，但加替沙星、利奈唑胺、异烟肼、莫西沙星、环丙沙星和克拉霉素的唾液-血清浓度比值大于1，可以通过唾液行TDM。但目前尚需更多抗结核药品的体内药代动力学研究，扩大样本量、优化设计方案，以确定更合适的给药剂量、取样方法和分析方法。

有限采样策略(LSS)模型通过少量的样本，对AUC进行估算，为TDM提供参考。目前对最佳的LSS研究提示：左氧氟沙星最佳采样时间为给药后4 h和8 h；利奈唑胺为给药后2 h和6 h；莫西沙星为给药前和给药后6 h，若莫西沙星合用利福平则为给药后1 h和6 h[46-47]。

3.结核病并发其他疾病：Alffenaar等[48]提示TDM推荐用于严重胃肠道异常、糖尿病、艾滋病、肾损伤或透析患者等。糖尿病是异烟肼和利福平暴露降低的独立预测因子。结核病并发糖尿病患者与未并发糖尿病患者相比，异烟肼的总暴露量、Cmax分别下降了49.1%和42.9%(P<0.05)，利福平总暴露量、Cmax分别下降了25.0%和11.2%(P>0.05)，吡嗪酰胺总暴露量和Cmax分别下降了15.7%和9.7%[49]。无论是否并发糖尿病，大多数患者使用目前指南推荐的利福平剂量，并不能达到有效Cmax，可在TDM指导下适当增加剂量[50]。Dekkers等[51]报道了1例47岁肺结核并发糖尿病患者，TDM显示所有药物的血药浓度低于有效范围，增加利福平的给药剂量至1800 mg，患者未出现明显不良反应。可见，高剂量的利福平(每日最多35 mg/kg)对肺结核患者是安全和可耐受的[52]，并且还用于MDR-TB治疗。但目前仍缺乏对其他抗结核药品的前瞻性研究。

Ouedraogo等[53]对结核病并发艾滋病患者行TDM发现，利福布汀给药剂量为150 mg时，洛匹那韦Cmax和AUC0～12分别为20 μg/ml和111.8 μg·h/ml，利托那韦AUC0～12为12.7 μg·h/ml；利福布汀给药剂量为300 mg时，洛匹那韦Cmax和AUC0～12分别为7.7和69.9 μg·h/ml，利托那韦AUC0-12为6.6 μg·h/ml，但这种药物暴露改变尚需进一步的研究验证和分析。

Takayoshi等[54]报道了1例心脏移植并发结核性脑膜炎，联用利福布汀和环孢素的患者，行TDM发现在使用利福布汀7 d后环孢素的浓度下降28%，21 d后药物清除增加1.4倍，利福布汀治疗期间密切监测环孢素血药浓度，可降低心脏移植患者因环孢素引起的过度免疫抑制。

4.儿童结核病：大多数儿童对一线抗结核药物耐受性较好，最常见的不良反应是胃肠不适。尽管肝毒性不常见，但对肝功能的潜在长期影响仍要求对所有患儿定期通过症状筛查和体格检查进行评估。TDM应考虑用于患有严重疾病的儿童或担心药物吸收或代谢改变的儿童[55]。Garcia-Prats等[56]在TDM下发现，利奈唑胺在儿童中的暴露高于成人，以每日最大剂量600 mg给药，长期随访的17例患儿中10例发生不良反应，57.2%的患儿血红蛋白降低，停用利奈唑胺后剂量减半重新给药，4.8%的患儿发生周围神经病变，停药后减量给药，不良反应未再出现。利奈唑胺AUC/MIC>100可获得满意疗效，AUC/MIC<96或谷浓度<2 mg/L不良反应风险明显降低。但该前瞻性研究未纳入6个月以下的患儿，且尚需更多研究为利奈唑胺用于结核病患儿的最佳剂量提供明确指导。有研究显示，以儿童干血斑作为样本行TDM，利福平和吡嗪酰胺血药浓度准确度较高，乙胺丁醇血药浓度准确度较低，具体原因有待进一步研究[57]。有研究对结核性脑膜炎患儿脑脊液行TDM发现，异烟肼和吡嗪酰胺穿透脑脊液的能力良好，利福平穿透脑脊液的能力较差，且与脑脊液蛋白水平呈正相关(P<0.05)，增加利福平剂量至50 mg·kg-1·d-1才能达到有效浓度[58]。

四、展望

适当的药物选择和精确的给药剂量是保证患者疗效、减少耐药风险和预防不良反应的最佳策略，也是TDM的最终目标[47]。宿主、病原体、药物等相关因素可用于TDM的方案制定[43]。基于监测频率、专业技术水平、操作检测所需的设备和成本，有研究建议可在3个层面进行划分，以保证TDM规范化实施[47]：(1)社区层面：采用紫外线分光光度计对唾液或尿液中关键的一线(利福平、异烟肼、吡嗪酰胺、乙胺丁醇)和二线抗结核药品(氟喹诺酮类、利奈唑胺)进行TDM，以确定药品暴露情况，制定常规用药方案；(2)地区层面：对治疗效果不佳和发生不良反应的患者，采用HPLC、LC-MS等对关键的一线和二线药品行TDM，制定个体化给药方案；(3)国家层面：疑难病例收集干燥样本(血液、唾液)行TDM，可进行全国专家会诊和讨论，制定最优给药方案。

目前尚需更多的随机对照研究，更需要以药理遗传学为基础，为个体化治疗提供确切的依据：如NAT2慢代谢型使用低剂量的异烟肼，SLCO1B1基因功能缺失的患者使用高剂量利福平；还需要对结核病并发糖尿病、艾滋病、器官移植患者，孕妇和儿童并发MDR-TB患者应用TDM进行更多研究，为临床医师制定治疗方案提供参考。