文献荟萃
摘要
鼻窦炎是美国最常见抗菌药物处方使用的原因，每年所花费的医疗治疗成本将近40亿美元。本研究使用序列鼻窦分泌物取样（SSAS）技术采集用药过程中鼻窦炎患者每日标本，来评估急性上颌窦炎药物治疗的效果。对18例影像学确诊的急性上颌窦炎患者进行研究，旨在明确使用左氧氟沙星治疗中对通过SSAS技术采集的鼻窦炎标本进行药物抗菌作用关系分析。研究中每日对行抗菌治疗的样本进行细菌学评价。测定六个稳定的左氧氟沙星浓度。使用S-ADAPT 1.53内置Monte Carlo参数期望最大化算法对左氧氟沙星在血浆浓度和鼻窦分泌物浓度中的浓度进行建模。研究评估终点包括症状和体征缓解的时间和鼻窦细菌被杀灭的时间。入组的18例患者中有15例患者进行了临床评估。总共有1例肺炎链球菌、3例流感嗜血杆菌、1例卡他莫拉菌、1例棒状杆菌属和1例凝固酶阴性葡萄球菌被分离，而后两种细菌考虑污染菌可能性大。这些病原菌对左氧氟沙星的MIC值范围从0.03到2mg/L。所有病原体在治疗第四天均被杀灭。鼻窦细菌（仅病原体）被杀灭的中位时间和平均时间分别为1天和1.4天。每一种症状和体征缓解的中位时间从1.5至12~19天不等，体征和症状总体缓解时间在治疗后期（第5天）达83%。浓度时间曲线（AUC）（mg·h/L）下平均血浆面积为100.1（n＝14, %CV = 27）。每种分离出的病原体血浆AUC/MIC比范围从33.9到1696不等。本项SSAS研究发现，左氧氟沙星能迅速地根除上颌窦病原菌。
关键词：左氧氟沙星；鼻窦炎；药效动力学
1. 前言
鼻窦炎是美国最常见抗菌药物处方使用的原因，每年所花费的医疗治疗成本将近40亿美元（Hadley, 2003）。由于要依赖鼻窦穿刺最终确诊致病病原体，而鼻窦穿刺是一种不舒服的侵入性操作，仅在临床试验中进行，而抗菌药物治疗一般是针对最常见致病菌进行直接经验性治疗。致病菌主要为肺炎链球菌、流感嗜血杆菌和卡他莫拉菌。 绝大多数细菌性鼻窦感染是社区获得性，严重程度一般为轻度。但由于疾病症状带来的困扰，患者通常需要进行抗菌治疗。尽管数十年采用抗菌药物治疗细菌性鼻窦炎，但有关鼻窦细菌被杀灭，患者体征和症状缓解的时间的文献数据却极为有限。
本研究使用前述技术，即插入留置导管来获取上颌窦标本（Ambrose等, 2004）。通过使用这种导管在治疗期间可收集到序列鼻窦分泌物标本。这种技术可用来评估鼻窦细菌被杀灭的时间以及测量在感染部位药物和炎症介质的浓度。此外，由于患者每日在门诊进行治疗，因此还对体征和症状缓解的时间进行评估。因此研究数据用来明确个体患者药物使用与鼻窦细菌被杀灭、炎症介质浓度和症状和体征缓解时间之间的关系。
左氧氟沙星是一种氟喹诺酮类抗菌药物，本先导研究对其杀菌能力进行评估。左氧氟沙星在体外对上述鼻窦炎病原微生物具有高度杀菌活性（Jones等, 2007），且并已证明在治疗急性细菌性鼻窦炎是安全而有效的（Levaquin包装说明书, 2007）。
2. 方法
2.1. 研究设计
本研究为多中心开放标签研究，旨在评估左氧氟沙星治疗成人急性上颌窦炎的药代动力学和药效动力学。研究遵守审查委员会制度、联邦法规法典以及赫尔辛基宣言及其修正案原则。
2.2. 研究终点
本研究的主要终点是明确左氧氟沙星根除上颌窦细菌的程度和速率。次要终点是明确左氧氟沙星在血浆和鼻窦分泌物的浓度以及药物暴露与鼻窦细菌被杀灭时间、血浆和鼻窦分泌物炎症介质浓度变化和症状和体征缓解时间之间的关系。
2.3. 患者人群
研究入组年龄在18岁或以上、临床确诊急性上颌窦炎，且具有影像学资料的患者。
研究入组患者要求为门诊治疗患者、出现症状和体征至少有5天但不超过28天，且满足下列全部纳入标准：1）脓性鼻部或鼻后部分泌物，或颌面部疼痛、压痛、胀痛或上颌窦或眶周区域紧绷感、或鼻部或鼻窦充血、或上颌齿痛，和2）在物理或内镜检查下可见鼻腔脓性分泌物，和3）计算CT扫描或标准鼻窦X射线（基底, Caldwell,侧壁和水投射）提示不透光或气液平，和4）过去12个月内仅出现2次或更少的细菌鼻窦炎，且在入组前30天内未患有细菌性鼻窦炎。
另外，在研究过程中，患者需要同意仅使用对乙酰氨基酚作为镇痛药和/或盐酸伪麻黄碱减充血剂来缓解症状。育龄期女性患者在入组研究前至少一个月需使用性激素避孕药，或同意使用杀精剂和屏障避孕法，或其他可接受的避孕方法；且同意在研究过程中继续使用相同方法进行避孕，并在研究开始前获得血清阴性的妊娠测试结果。最后，患者或其合法授权代表签署知情同意书入组研究。
若存在如下情况，患者不被纳入研究：慢性鼻窦炎；需要住院或静脉注射抗生素治疗；已知或怀疑由于喹诺酮类抗菌药耐药病原体所致鼻窦炎；既往对喹诺酮类抗菌药出现过敏、严重不良反应或治疗失败；对乙酰氨基酚、盐酸伪麻黄碱或利多卡因不耐受或过敏；预期寿命少于72小时；中性粒细胞减少症（<1000 [polymorphonuclear neutrophils, PMNs]/mm3）；既往或正处于HIV感染CD4 < 200/mm3；既往或现正头部、颈部和鼻腔癌手术；任何干扰研究药物治疗疗效评估的条件；怀孕或哺乳；预期使用有效的全身抗菌药物来治疗鼻窦炎或任何其他疾病；预期使用全身性类固醇激素；入组前7天使用全身或鼻内皮质类固醇或非类固醇抗炎药物；同时使用Ia类或III类抗心律失常药物；现正酗酒、药物滥用或无家可归者；入组前30天接受任何药物实验或医疗设备研究的；既往或现正复杂鼻窦炎或需要行鼻窦手术；入组前7天接受全身抗生素治疗；入组前2周内住院并持续住院超过48小时；入组前1月住院治疗并给予抗菌治疗；或存在囊性纤维化。
2.4. 临床研究流程
患者入组需签署书面知情同意书、记录完整病史、进行鼻腔检查和拍摄鼻窦部影像学资料。
研究第1天记录生命体征，并对临床症状和体征进行评估。在使用局部麻醉剂进行局麻后，使用1％利多卡因和1：100 000肾上腺素对下鼻道进行注射。使用Sinojet™（Altos Medical, 瑞典）进行上颌窦穿刺并插入聚乙烯导管。在置入鼻窦导管后，将吸取到的鼻窦分泌物均分至2个标本输送管中。第1管标本和标本的薄层涂片的载玻片被迅速邮寄到微生物鉴定化验室（JMI Laboratories, North Liberty, JA）。第2管标本被迅速邮寄至鉴定化验室（密歇根大学, Ann Arbor, MI）进行炎症介质浓度测定。收集血液样本进行C-反应蛋白和髓过氧化物酶检测。最后，使用左氧氟沙星750mg 口服剂量治疗，并记录任何不良事件或合并用药。
研究第2~4日记录生命体征，并对临床症状和体征进行评估。将吸取到的鼻窦分泌物均分至3个标本输送管中，分别进行细菌学评估、炎症介质浓度测定和左氧氟沙星药物浓度测定。收集血液样本进行C-反应蛋白、髓过氧化物酶和左氧氟沙星药物浓度检测。最后，使用左氧氟沙星750mg 口服剂量治疗，并记录任何不良事件或合并用药。
研究第5日进行第2~4日流程，但不进行鼻窦分泌物左氧氟沙星药物浓度测定。用左氧氟沙星750mg 口服剂量治疗，并记录任何不良事件或合并用药。拔除鼻窦导管，并评估临床治疗反应。
在治疗结束后进行治疗后7~14天随访（治愈试验），记录生命体征，并对临床症状和体征进行评估。收集血液样本进行C-反应蛋白、髓过氧化物酶和常规实验室检测。记录任何不良事件或合并用药，并明确最终临床反应。
2.5. 临床疗效评估
临床评价的患者必须符合所有入组标准、并无一条排除标准，至少研究前3天接受药物治疗。临床治愈定义为治疗前鼻窦炎症状和体征得到缓解，且无需进一步抗菌治疗。临床改善定义为治疗前鼻窦炎症状和体征未完全缓解，但无需进一步抗菌治疗。临床失败定义为对治疗无明显反应或未完全缓解需要进一步抗菌治疗。因此，认为临床治愈和临床改善是积极的治疗反应，而临床失败是治疗阴性结果。
2.6. 细菌学检验流程
微生物鉴定化验室（JMI Laboratories）收到研究样本后立即进行革兰氏染色和鼻窦分泌物定量培养并使用标准方法解释。从培养中分离出细菌病原体使用常规生化检查进行鉴定。使用CLSI（CLSI, 2006）推荐的微量肉汤稀释法进行药敏试验。所有微生物培养在混有20％的甘油或去纤维兔血的胰酶解酪蛋白豆胨培养液中，存储于-70℃冰箱，用来进行下一步流行病学和分子学检测。
2.7. 炎性介质检验流程
鉴定化验室收到研究样本后立即进行检测，将鼻窦分泌物使用无菌纱布过滤非细胞碎片，然后以2000rpm速度在4 ℃下离心10分钟。收集和等分无细胞分泌液，然后在-20℃下存放用于进一步分析。对再悬浮鼻窦分泌物细胞进行细胞计数，并对细胞离心涂片进行分离。对鼻窦分泌物使用如前所述的方法（Greenberger等, 1995）进行髓过氧化物酶活性评估。使用中性粒细胞弹性蛋白酶/1-蛋白酶抑制剂复合物ELISA试剂盒（Oncogene, Cambridge, MA）进行中性粒细胞弹性蛋白酶含量测定。
2.8. 左氧氟沙星测定流程
使用高效液相色谱法测定对血浆中与鼻窦分泌物中左氧氟沙星浓度进行测定。对于血浆标本来讲，血浆标准曲线的线性范围为0.05~10 mg/L。测定值的准确度和精密度满足药代动力学分析条件；日内和日间变异系数分别为<1.6％和<1.0％。对于鼻窦分泌物标本来讲，血浆标准曲线的线性范围为0.02~4.0mg/L，日内和日间变异系数分别为<3.6％和<1.8％。
使用先前描述的尿素稀释法来计算鼻窦分泌物中左氧氟沙星浓度：（SALxBU）/SU，其中SAL是鼻窦分泌物左氧氟沙星浓度，BU是血液中尿素浓度，SU是鼻窦中尿素浓度（Rennard等, 1986）。使用商业化诊断试剂盒来检测尿素浓度（Urea Nitrogen Quantification; Sigma, st. Louis, MO）。标准曲线的线性范围为0.1~2.0mg/L，日内和日间变异系数分别为<3.3％和<9.4％。
2.9. 药代动力学采样、检验流程和分析
对采集的鼻窦分泌物和血液进行2~4天的处理。每个患者均在如下3个时间段任意取样2次：第2天：0、1和1.5小时；第3天：0、4.75和6小时；和第4天：0、2和4小时。
进行左氧氟沙星测试的鼻窦分泌物被收集到螺旋盖的聚丙烯管中。血液样品被收集到含肝素抗凝剂的真空管中。将血液样品置于冰上并在采集后4小时内进行处理。将样品在100×g速度的冷冻离心机（5 ℃）离心10分钟。然后将血浆层转移至聚丙烯螺旋盖的试管中。直到检测前样品储存于-20℃冰柜。
使用S-ADAPT 1.53内置Monte Carlo参数期望最大化算法来分析研究人群血浆和鼻窦分泌物浓度来得到患者药代动力学分析。根据简约性原则通过评估患者功能改善来得到模型鉴别。加权是估计观测方差的倒数。通过最大化贝叶斯估计事后机率来获得每例患者个体药代动力学参数估计。
2.10. 统计学分析
对收集到的所有数据进行描述性统计包括，患者人口学特征、病史、生命体征、不良事件、血浆和鼻窦分泌物中左氧氟沙星浓度和药效动力学测量（鼻窦细菌被杀灭的时间以及症状和体征缓解时间）。使用Kaplan-Meier法乘积极限法来获得鼻窦杀菌率估算和个体症状和体征缓解时间，使用Brookmeyer和Crawley（1982）方法来获得这些估算的95％可信区间。认为个体患者鼻窦分泌物中每个炎性介质的平均血浆浓度下降3倍所需时间即为髓过氧化物酶和中性粒细胞弹性蛋白酶平衡时间。
3. 结果
3.1. 患者人群
共有18例患者参与本项研究，其中17名接受研究药物剂量实验。而在17例接受研究治疗的患者中，有15例患者进行临床评估。在这15临床评价的患者中，9例女性和6例男性，13例白种人和2例非洲裔。中位数（范围）患者年龄为28岁（20-63岁）。在参加本项研究的18名患者中，有17例进行安全性评估，有14例进行药代动力学评估。对患者人群和本研究临床方面更完整的说明已在别处详述（Anon等, 2007）。
图1. 细菌根除时间（N=4例，5种病原体）。实线表示细菌根除平均时间，而虚线代表第25和第75百分位数。
3.3. 症状和体征缓解时间
研究人群症状和体征缓解时间的细菌学评估见图2。4名细菌学评估患者中，所有症状和体征缓解的中位时间约为3天（从1.5至12~19天不等），83%体征和症状总体缓解时间在治疗后期（第5天）。
3.4. 巨噬细胞调节和炎症介质
髓过氧化物酶和中性粒细胞弹性蛋白酶浓度在鼻窦分泌物中的浓度远高于血浆中浓度（图3A）。平均来说，鼻窦分泌物与血浆髓过氧化物酶和中性粒细胞弹性蛋白酶浓度比值分别为3.45和43.9，但二者并无相关性且不具有统计学意义（r2<0.05, P>0.4）。整体研究人群的细菌学评估提示在鼻窦分泌物中髓过氧化物酶并未随时间变化而改变（r2= 0.045, P= 0.73）；但对于中性粒细胞弹性蛋白酶来讲，存在鼻窦分泌物中浓度随时间变化而降低这一趋势，虽然并无显著统计学意义（r2= 0.33, P= 0.31）。典型的髓过氧化物酶和中性粒细胞弹性蛋白酶在血浆和鼻窦分泌物的浓度见图3B。鼻窦分泌物中性粒细胞弹性蛋白酶和血浆中髓过氧化物酶浓度达到平衡的中位时间分别为4.5天和2.5天。图4显示细菌根除时间、鼻窦分泌物中性粒细胞弹性蛋白酶和血浆髓过氧化物酶浓度平衡时间，以及鼻后滴漏缓解时间。
图2. 在细菌学评价的患者人群中测量临床症状和体征缓解时间（n=4例）。实线表示临床症状和体征缓解时间，而虚线代表第25和第75百分位数。
图3. 细菌学评价的患者人群中测量髓过氧化物酶和中性粒细胞弹性蛋白酶的血浆和鼻窦分泌物浓度(μg/mL)时间变化（A），典型患者髓过氧化物酶和中性粒细胞弹性蛋白酶的血浆和鼻窦分泌物浓度时间变化（B）。圆形实心表示鼻窦分泌物浓度，而圆形空心表示血药浓度。
1：对于细菌根除、髓过氧化物酶和中性粒细胞弹性蛋白酶，研究最后观察期至第5天；而对于鼻后滴漏，研究最后观察期至结束治疗后的第7~14天。
3.5. 药代动力学
使用线性3室模型（其中每一个代表鼻窦腔）伴预计滞后时间的第一阶吸收可同时进行最佳拟合血浆和鼻窦分泌物左氧氟沙星浓度数据分析。左氧氟沙星CL/F估计平均值（CV）为7.49L/h（0.27 L/h），伴中心容积分布（Vc/F）为26.3L（0.86 L），吸收率常数（Ka）为2.67 h-1（0.45 h-1），吸收滞后时间为0.38h（0.73ħ），分布清除率（CLd）为28.5 L/h（1.84 L/h），和周围分布容积为60.8 L（0.14L）。从血浆转移至鼻窦（kcs）和从鼻窦转移至血液（ksc）第一阶率分别为0.609 h-1（2.06h-1）和0.966 h-1（1.64h-1）。鼻窦腔建模为生物相隔间腔，药物从中心腔进入和离开。血浆数据拟合优度较高，整体为r2= 0.99，最佳拟合线与特征线相一致。然而，鼻窦分泌物左氧氟沙星浓度变化较大，在观察数据和预测数据间仅有适量一致，提示该模型仅能解释约40％鼻窦分泌物浓度变化程度（r2= 0.40）。浓度时间曲线下平均血浆面积（AUC, mg﹒h/L）为100.1（N =14, ％CV =27）。
4. 讨论
这是已进行的3项研究使用留置导管连续采样鼻窦分泌物来评估急性上颌窦炎患者药物治疗期间药效的其中1项研究。与先前评估加替沙星（Ambrose等, 2004）和大环内酯类阿奇霉素（Ehnhage等,2007）的研究相同，本研究评估氟喹诺酮类抗生素左氧氟沙星。虽然3项研究在设计和结果方面相似，但从目前研究结果的背景下进行价值探索下还是具有一定程度的相似性和差异性。
3项研究结果存在的主要区别是在有关阿奇霉素的研究中均未从任一患者（N = 9）的任何鼻窦分泌物标本（N = 45）中分离出任1种病原体（Ehnhage等, 2007）。与此相反，从使用加替沙星（Ambrose等, 2004）和左氧氟沙星研究中的25名临床评估患者样品中，总共分离出11种可能致病病原体（5种肺炎链球菌、3种流感嗜血杆菌、1种卡他莫拉菌和2种金黄色葡萄球菌）。这可能表明在阿齐霉素研究中，或者存在鼻窦分泌物收集或细菌学样品处理的技术缺陷，和/或入组患者未患有细菌性鼻窦炎。
在本研究中鼻窦细菌被根除的中位数（范围）时间（24小时[ 24- 96小时]）与加替沙星研究（50小时[ 24-72小时]）所得结果相一致（Ambrose等, 2004）。
由于这两种药物对于检出病原菌及药物暴露为高活性所致，所以其AUC/MIC比率也较高。本研究血浆左氧氟沙星中位数（范围）的AUC/ MIC比值介于33.9至1696 之间。而且，鼻窦分泌物药物浓度与血浆相比更高（平均鼻窦/血浆渗透率，四分位范围：1.1, 0.77-3.4）。而在阿奇霉素研究中，鼻窦分泌物AUC值一般是血浆的3到4倍（Ehnhage等, 2007）。这一结果并不奇怪，在非细菌性和细菌感染鼻窦中巨噬细胞数量增加，而阿齐霉素已知容易浓聚在巨噬细胞中所致。
在所有3项研究（加替沙星、左氧氟沙星、和阿奇霉素）中，患者的症状和体征迅速得到缓解。然而，由于入组阿奇霉素研究（Ehnhage等, 2007）患者并未从鼻窦分泌物标本中分离出任何细菌病原体，因此认为该研究患者未患细菌性鼻窦炎，因此比较临床症状和体征缓解的研究就仅在左氧氟沙星和加替沙星研究中开展。本左氧氟沙星药效研究中，从鼻窦分泌物中可以分离到病原体的患者临床症状和体征缓解所需中位数时间为1.5至12-19天，而体征和症状总体缓解时间在治疗后期（第5天）达83%。本研究数据与加替沙星研究数据相似，其患者临床症状和体征缓解所需中位数时间为1至3天，而体征和症状总体缓解时间在治疗后期（第5天）达88%（Ambrose等, 2004）。
本研究是目前首项对急性上颌窦炎患者采用留置导管连续采集鼻窦分泌物标本来评价巨噬细胞调节时间。髓过氧化物酶是存在于中性粒细胞中的溶酶体蛋白。中性粒细胞与细菌接触时发生氧化爆发，髓过氧化物酶可产生细胞毒性的化学物质过氧化氢和次氯酸。像髓过氧化物酶一样，中性粒细胞弹性蛋白酶也存在于中性粒细胞中。这种酶与组织破坏和炎症有关。如图3B所示，在有些患者中，中性粒细胞弹性蛋白酶和髓过氧化物酶浓度随时间增加而呈下降趋势。而这种观察也在预料之中，因为此时鼻窦中的细菌也随时间增加而被清除。对所有细菌学评估患者，髓过氧化物酶浓度随时间增加仅有少量减少；但中性粒细胞弹性蛋白酶却随时间增加而显著降低。也许这并不奇怪，因为在其他密闭空间的细菌感染，如肺炎球菌感染的关节炎或脑膜炎，中性粒细胞存在很久以后组织标本是无菌的。
因此有理由假设，药物浓度暴露可致细菌清除，这反过来又导致巨噬细胞调节活动下降并最终导致感染症状和体征缓解。在前面分析中已证明在使用抗菌治疗细菌性与非细菌性鼻窦炎患者在症状与体征缓解率方面仅在鼻后滴漏缓解率方面存在不同（P = 0.014）（Ambrose等, 2006）。如图4所示，鼻窦细菌根除中位时间为1天，而患者达到最小AUC/MIC所需治疗时间为4天。达到中性粒细胞弹性蛋白酶和髓过氧化物酶平衡的中位数时间一般发生要迟于鼻窦细菌根除时间，且患者达到最小AUC/MIC比所需治疗时间更长。类似地，鼻后滴漏缓解时间趋势远大于鼻窦细菌根除时间或炎症介质平衡时间。尽管本研究样本量较小，但这些数据支持上述假设，并建议从一个更大数据库信息中重组模型关系，有助于更好的明确急性上颌窦炎患者-药物-器官关系。这些关系有助于发展新的临床试验终点，并明确在治疗急性上颌窦炎中抗菌药物的作用和益处。
本文中所述的研究实验设计主要有2个局限性。一是本研究入组患者数量较小，二是研究并无安慰剂对照组。对于第一种局限性，本研究结果应被视为假设产生的结果而非明确描述系统的研究结果。对于第二种局限性，在未来的研究中希望能得到进一步的解决。
总之，本研究成功地使用留置导管对鼻窦分泌物进行连续采样来评估药物治疗急性细菌性上颌窦炎的时程。本研究还对感染部位的细菌根除时间和临床症状和体征缓解时间作出分析。使用本研究所述技术进行更大型的研究可以更加明确个体药物暴露和细菌根治时间、巨噬细胞调节/细胞因子浓度时间、以及临床症状缓解时间。这些数据最终可进一步明确治疗急性上颌窦炎的作用和获益。