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有濟(jì)說(shuō) | 比格犬用于QT間期延長(zhǎng)評(píng)估的一般考慮

藥物潛在的致心律失常作用是藥物開(kāi)發(fā)過(guò)程中一個(gè)備受關(guān)注的風(fēng)險(xiǎn)因素，當(dāng)患者伴有低血鉀、結(jié)構(gòu)性心臟病、心動(dòng)過(guò)緩等基礎(chǔ)疾病時(shí)，發(fā)生室性快速型心律失常的風(fēng)險(xiǎn)將大大增加。目前已經(jīng)證明，藥物導(dǎo)致心臟復(fù)極化的過(guò)度延長(zhǎng)可能是該風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)的主要原因[1]。因此在臨床前安全性評(píng)價(jià)研究階段，通常要進(jìn)行藥物對(duì)心室復(fù)極化過(guò)程的影響評(píng)估，其主要參考指標(biāo)即QT間期。






一、QT間期及評(píng)估策略

QT間期指心電圖中從QRS波起始到T波終末的時(shí)間，包括QRS波時(shí)限、ST段長(zhǎng)度和T波寬度。QRS波相當(dāng)于心室肌細(xì)胞動(dòng)作電位0期（除極期），ST段相當(dāng)于心室肌細(xì)胞動(dòng)作電位2期（平臺(tái)期），T波相當(dāng)于心室肌細(xì)胞動(dòng)作電位3期（快速?gòu)?fù)極期）（如圖1）。故QT間期代表心室除極和復(fù)極過(guò)程的總時(shí)程[2,3]。

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圖1 人心肌電生理概圖[3]


ICH S7A和NMPA相關(guān)藥物安全藥理學(xué)研究技術(shù)指導(dǎo)原則對(duì)于藥物首次人體用藥前的安全性評(píng)價(jià)進(jìn)行了規(guī)定，比如應(yīng)該完成安全藥理學(xué)的核心組合試驗(yàn)[4]，應(yīng)該考慮開(kāi)展評(píng)估心室復(fù)極化延遲和QT間期延長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)的非臨床試驗(yàn)[5]。其核心策略為體外和體內(nèi)組合的雙陰性策略（ICH S7B）。目前，hERG阻斷和QT間期延長(zhǎng)是最被認(rèn)可的藥物早期風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)志性指標(biāo)[6]。體外評(píng)價(jià)主要評(píng)估藥物對(duì)hERG通道（心室復(fù)極化主要的K+離子通道）的阻斷能力；體內(nèi)評(píng)價(jià)通過(guò)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物藥后一定時(shí)程內(nèi)Ⅱ?qū)?lián)心電圖的變化來(lái)進(jìn)行評(píng)估，主要指標(biāo)即為QT間期時(shí)長(zhǎng)。





二、比格犬用于QT間期延長(zhǎng)評(píng)估的優(yōu)勢(shì)

1

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應(yīng)用廣泛性

ICH S7A和NMPA相關(guān)藥物安全藥理學(xué)研究技術(shù)指導(dǎo)原則中對(duì)于用于安全藥理試驗(yàn)的試驗(yàn)系統(tǒng)的提出相應(yīng)的指導(dǎo)意見(jiàn)，應(yīng)考慮相關(guān)的動(dòng)物模型或試驗(yàn)系統(tǒng)，考察其藥效學(xué)反應(yīng)特性，藥代動(dòng)力學(xué)特征，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種屬、品系、性別和年齡，試驗(yàn)系統(tǒng)的易感性、敏感性和重現(xiàn)性以及受試物已有的背景數(shù)據(jù)等。比格犬作為非臨床毒理學(xué)試驗(yàn)中最常用的非嚙齒類(lèi)動(dòng)物物種，其有廣泛的藥理、藥效應(yīng)用資料和背景數(shù)據(jù)，通常作為試驗(yàn)種屬選擇的首選。

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圖2 穿戴遙測(cè)設(shè)備的比格犬

2

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離子通道分布的相似性

Ito是心室去極化的重要電流，Kv4.3和KChIP2在人與犬兩個(gè)物種中均有表達(dá)，Kv4.3則作為主要亞基對(duì)兩個(gè)物種的心室Ito均具有明顯的貢獻(xiàn)[7]。從離子通道水平上看，犬與人具有較高相似性的INa-late，這是哺乳動(dòng)物心肌細(xì)胞動(dòng)作電位平臺(tái)期的重要電流，被認(rèn)為與心律失常相關(guān)[8]。此外，犬與人類(lèi)具有相似的IKr密度和動(dòng)力學(xué)特征以及相近的ERG和KvLQT1 (IKrandIKs 的α亞基) 的mRNA表達(dá)水平[9]。

3

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解剖生理學(xué)的相似性

在組織學(xué)水平上，犬心肌細(xì)胞模型幾乎是代表了人心室細(xì)胞特性的最佳模型[10]。兩個(gè)物種間竇房結(jié)離子通道蛋白及細(xì)胞間通訊具有較高相似性[11]。因此通常會(huì)選擇犬進(jìn)行藥物對(duì)心血管系統(tǒng)影響的安全性評(píng)價(jià)試驗(yàn)。

4

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體內(nèi)代謝特征的相似性

大部分小分子藥物在比格犬體內(nèi)與在人體內(nèi)相比具有相似的藥代動(dòng)力學(xué)特征?，F(xiàn)有研究已經(jīng)證明，使用清醒犬進(jìn)行體內(nèi)QT間期測(cè)定是評(píng)估人類(lèi)藥物延長(zhǎng)QT間期的有用模型。另有一些研究通過(guò)回顧性藥代動(dòng)力學(xué)-藥效學(xué)（PKPD）分析來(lái)評(píng)價(jià)藥物血藥濃度與QT間期延長(zhǎng)的關(guān)系，證明這種關(guān)系在犬與人之間也具有一定相關(guān)性，因此可以通過(guò)藥物在犬上的血藥濃度-QT延長(zhǎng)相關(guān)關(guān)系外推藥物對(duì)人QT間期的影響[1]。






三、比格犬在安全藥理學(xué)試驗(yàn)中的應(yīng)用

使用比格犬進(jìn)行體內(nèi)研究，建議盡量采用清醒動(dòng)物，比格犬的數(shù)量，每組一般不少于6只，一般為雌雄各半[12]。

安全藥理學(xué)試驗(yàn)一般采用單次給藥的方式。比格犬作為整體動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，給藥途徑首先考慮采用臨床擬用途徑。給藥劑量上，應(yīng)將引起實(shí)驗(yàn)動(dòng)物不良反應(yīng)的劑量與藥效學(xué)劑量/臨床擬用劑量進(jìn)行比較，劑量應(yīng)包括和高于主要藥效學(xué)或治療劑量范圍，最高劑量應(yīng)該設(shè)定為在本試驗(yàn)或具有相似給藥途徑和給藥期限試驗(yàn)中產(chǎn)生中等程度不良反應(yīng)的劑量[4]。

比格犬常用于小分子化學(xué)藥物的非嚙齒類(lèi)動(dòng)物安全藥理學(xué)評(píng)價(jià)。對(duì)于常規(guī)小分子化學(xué)藥物，安全藥理學(xué)試驗(yàn)通常獨(dú)立開(kāi)展，利用拉丁方實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，通過(guò)單次給藥的方式對(duì)比格犬心血管系統(tǒng)指標(biāo)的變化進(jìn)行評(píng)估。因?yàn)槲锓N親緣性關(guān)系，考慮到受試物藥效作用機(jī)制與人的相關(guān)性，對(duì)于大分子蛋白類(lèi)受試物或其他生物制品，比格犬一般不作為安全藥理試驗(yàn)系統(tǒng)首選，需要前期試驗(yàn)表明種屬選擇的合理性。






四、使用比格犬時(shí)QT間期的校正

采用比格犬整體動(dòng)物進(jìn)行心室復(fù)極化或相關(guān)心律失常研究可評(píng)價(jià)所有離子通道和細(xì)胞類(lèi)型的綜合作用[5]。心電圖QT間期是測(cè)定受試物對(duì)心室復(fù)極化作用的最常用指標(biāo)，在大多數(shù)被檢查的物種中，QT間期的持續(xù)時(shí)間與試驗(yàn)系統(tǒng)的心率呈負(fù)相關(guān)。因此對(duì)于不同種屬的整體動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，還應(yīng)考察合適的經(jīng)心率矯正的QT間期，即QTc[13]。

Bazett公式（QTcB）在心率過(guò)慢時(shí)校正過(guò)度，過(guò)快時(shí)會(huì)校正不足（心率在60~100 bpm使用最佳），F(xiàn)ridericia公式（QTcF）同樣存在慢心律下的不足，但是在快心率時(shí)比Bazett公式要更加準(zhǔn)確。Bazett公式和Fridericia公式應(yīng)避免糾正犬QT間期，一般可以使用Van de Water公式（QTcV）進(jìn)行計(jì)算[14,15]。






五、比格犬與人的種屬差異

在分子生物學(xué)水平上，犬與人仍存在種屬間的差異。在心肌細(xì)胞上，犬和人IKr的分布密度和動(dòng)力學(xué)相近，但是犬IK1和IKs的密度分別是人類(lèi)的3.0倍和4.5倍；此外，相較于犬，人具有更高的ICa分布密度、更低的Ito分布密度；這種離子通道的差異可能造成人與犬對(duì)某些藥物的敏感程度存在較明顯的差異。例如，多非利特（IKr選擇性阻滯劑）能夠引起犬和人類(lèi)復(fù)極化動(dòng)作電位的延長(zhǎng)，但相較于犬，人延長(zhǎng)的效果更加明顯，約為犬的3倍[8]。這可能是因?yàn)槿募〖?xì)胞的IKs通道密度更高，在一定程度上抵消了多非利特對(duì)IKr離子通道的抑制作用，即犬具備更大的復(fù)極化儲(chǔ)備。（不同時(shí)期人心肌細(xì)胞離子流情況見(jiàn)圖3）

Ito是心室去極化的重要電流，人類(lèi)心室Ito在電壓依賴性、失活動(dòng)力學(xué)和電流衰減速率方面與犬有顯著不同。Kv4.3作為兩個(gè)物種心室心肌Ito通道的主要亞基，在表觀分子量上有顯著差異。類(lèi)似這種內(nèi)在差異可能是不同物種間異質(zhì)性的基礎(chǔ)。因此在犬實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭型茢嗨幬飳?duì)Ito的影響時(shí)需要謹(jǐn)慎[7]。


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圖3 成人心室肌細(xì)胞動(dòng)作電位與離子流圖[9]


結(jié)語(yǔ)

藥物潛在的致心律失常風(fēng)險(xiǎn)是藥物開(kāi)發(fā)過(guò)程中需要關(guān)注的重點(diǎn)。檢測(cè)動(dòng)物給藥前后QT間期變化是主要的體內(nèi)評(píng)價(jià)策略。清醒犬是評(píng)估人類(lèi)藥物延長(zhǎng)QT間期的主要實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。雖然犬與人類(lèi)在心肌細(xì)胞離子通道的分布上存在一定差異，但其對(duì)于QT間期延長(zhǎng)藥物的反應(yīng)趨勢(shì)與人類(lèi)是一致的，結(jié)合其代謝動(dòng)力學(xué)特征和經(jīng)濟(jì)性，其仍是作為QT間期延長(zhǎng)評(píng)估的最佳實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種屬選擇。


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