喹赛多对猪痢疾和鸡大肠杆菌病的PK-PD同步模型研究

【摘要】：猪痢疾短螺旋体和致病性大肠杆菌在大型集约化养殖场中广泛存在,而且不易根除,导致畜禽死亡率升高,生产性能下降,给畜禽养殖业造成了重大的经济损失。体外药敏试验表明新兽药喹赛多对猪痢疾短螺旋体和大肠杆菌抗菌活性较好,在治疗鸡大肠杆菌病和猪痢疾方面有较大潜力。本实验主要内容是研究喹赛多对猪痢疾和鸡大肠杆菌病的防治作用,通过PK-PD模型预测并制定合理的用药方案,进一步阐明喹赛多对于畜禽养殖业中常见疾病的临床防治效果,为喹赛多的申报提供理论依据。将其发展成为喹噁啉类药物的替代产品,对于养殖业的发展意义非凡。1喹赛多在健康和感染猪回肠内的药动学研究本实验选取15 kg左右的断奶仔猪安装回肠瘘管,并将12头猪随机分为两组,对照组和试验组各6头。试验组猪人工接种猪痢疾短螺旋体B204,建立猪痢疾疾病模型。对照组和试验组猪均按30 mg/kg体重单次灌服喹赛多,分别在给药后0.5、0.75、1、2、3、4、6、8、12、24 h取回肠内容物3～4 mL,样品经前处理后用高效液相色谱法检测回肠内容物中喹赛多浓度。采用Winnonlin软件对药动学数据进行拟合,得到喹赛多在健康猪和患病猪回肠内的药动学参数。结果显示,给药2h喹赛多在健康猪和患病猪回肠内的药物浓度最高,药物在健康猪回肠内的峰浓度Cmax为34.55 μg/mL,药时曲线下面积AUC为123.56 h·μg/mL,半衰期T1/2为3.25 h,清除率CL-F为0.24 L/h/kg,滞留时间MRT为4.20 h;药物在患病猪回肠内的峰浓度Cmax为 33.36 μg/mL,药时曲线下面积 AUC 为 120.27 h·μg/mL,半衰期 T1/23.01h,清除率CL-F为0.25 L/h/kg,滞留时间为4.08 h。2喹赛多在健康和感染鸡回肠内的药动学研究将120羽一月龄体重1.2 kg左右的三黄鸡随机分为2组,每组60羽。试验组鸡人工接种大肠杆菌AH245构建鸡大肠杆菌疾病模型。按30 mg/kg体重对鸡单次灌喹赛多,分别在给药后0.5、1、2、3、4、6、8、12、24 h取回肠内容物3～4mL,样品前处理后用高效液相色谱法对回肠内容物中喹赛多浓度进行检测。采用Winnonlin软件对药动学数据进行拟合,得到喹赛多在健康鸡和患病鸡回肠内的药动学参数。结果显示,喹赛多在健康鸡回肠内的达峰时间T为1.15 h,峰浓度Cmax为157.99μg/mL,药时曲线下面积AUC为392.83 h·μg/mL,药物浓度高于MIC的时间TMIC为7.01h,半衰期T1/2为0.65h,清除率CL-F为0.076L/h/kg;喹赛多在患病鸡回肠内的达峰时间T为1.31 h,峰浓度Cmax为 111.12μg/mL,药时曲线下面积AUC为322.52 h·μg/mL,药物浓度高于MIC的时间TMIc为7.65 h,半衰期T1/2为 0.74 h,清除率 CL-F 为 0.093 L/h/kg。3喹赛多药效学研究采用肉汤稀释法测定厌氧条件下喹赛多在肉汤培养基、空白无菌回肠液中对鸡大肠杆菌AH245和猪痢疾短螺旋体B204的最小抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MBC)。结果显示,体外和半体内条件下喹赛多对大肠杆菌AH245的MIC均为2μg/mL,MBC均为8 μg/mL;喹赛多对猪痢疾短螺旋体B204的MIC均为0.0625μg/mL,MBC均为0.25μg/mL。通过测定高浓度菌液在含药琼脂平皿上是否生长,测得喹赛多对大肠杆菌AH245的最小防突变浓度(MPC)为128 μg/mL,耐药选择突变窗(MSW)为2～128 μg/mL;喹赛多对猪痢疾短螺旋体B204的MPC为0.25 μg/mL,MSW 为 0.0625～0.25 μg/mL。根据 MIC 结果,设置 0 MIC、1/2 MIC、1 MIC、2 MIC、4 MIC、8 MIC、16 MIC、32 MIC 一系列不同浓度的药物,测定喹赛多对大肠杆菌AH245和猪痢疾短螺旋体B204的杀菌效果。结果表明,随着药物浓度的增加,喹赛多杀菌所需时间变短。当喹赛多浓度高于4 MIC时仅用4 h就可以将AH245完全杀灭,在喹赛多浓度为1 MIC时,18 h时大肠杆菌出现恢复生长现象;喹赛多浓度高于8 MIC,2～4 h内可达到完全杀灭B204的效果,1～2MIC能明显抑制B204的生长。取各时间点过滤除菌的含药回肠内容物,分别接种同浓度的AH245和B204菌液,37℃厌氧条件下进行孵育,在不同的时间点进行涂板计数,绘制半体内杀菌曲线。结果表明,喹赛多在猪和鸡肠内容物中都呈现明显的浓度依赖特性,与体外试验结果一致。4半体内PK-PD模型拟合与给药方案制定利用抑制型Sigmoid Elax模型对健康组和感染组的AUC24/MIC与细菌数量变化的对数值进行拟合。由体外药效学试验结果可知,喹赛多呈浓度依赖性,故选择参数AUC24/MIC进行Sigmoid Emax方程的拟合。结果显示患病鸡的半体内PK-PD方程为:E=2.69-8.63*C1.97/200.791.97+C1.97,当E=0、-3、-4(抑菌、杀菌、根除)时,对应的C值,即半体内AUC/MIC值分别为134.31、280.74、376.40。结合给药方程(Dose=(AUC24/MIC)×MCI×CL/fu×F可得不同条件下针对鸡大肠杆菌病的预防给药剂量为24.98 mg/kg/d,治疗给药剂量为52.22 mg/kg/d,根除给药剂量为70.01 mg/kg/d。患病猪的半体内PK-PD方程为:E= 2.43-7.87*C3.71/487.393.71+C3.71,当E=0、-3、-4(抑菌、杀菌、根除)时,对应的半体内AUC/MIC值分别为360.37、569.81、695.19。结合给药方程(Dose =(AUC24/MIC)×MIC× CL/fu×F,可得不同条件下针对猪痢疾的预防给药剂量为5.85mg/kg/d,治疗给药剂量为8.83mg/kg/d,根除给药剂量11.35 为 mg/kg/d。5模型验证用大肠杆菌AH245感染鸡建立鸡大肠杆菌疾病模型,将喹赛多按52.22 mg/kg/d(250 ppm)的剂量混饲,对试验组的患病鸡进行给药治疗,结果显示该剂量治疗.后喹赛多对试验组鸡的治愈率为88.89%。用猪痢疾短螺旋体B204感染猪建立猪痢疾疾病模型,将喹赛多按8.83 mg/kg/d(160 ppm)的剂量混饲,对试验组患病猪进行给药治疗,结果显示该剂量喹赛多治疗后试验组猪无死亡,保护率为83.33%。综上所述,本课题阐明了喹赛多对大肠杆菌和猪痢疾短螺旋体的抗菌作用特点,揭示了喹赛多在猪、鸡消化道内的药动学特征,通过半体内PK-PD模型的研究,确定了喹赛多在防治鸡大肠杆菌病和猪痢疾时的给药方案,为新兽药的申报和喹赛多的临床合理应用提供了科学依据。