老年人使用每日一次胺基醣苷類抗生素之腎毒性...

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老年人使用每日一次胺基醣苷類抗生素之腎毒性 相關危險因子 陳珮甄 1 張家銘 2 高雅慧 1 蔡慧珊 3 摘要 胺基醣苷類抗生素具有藥效相關的動力學特性,包含:濃度依賴的殺 菌效果、抗生素後效應及調適性抗藥性。依據這些特性而有學者倡導以 高劑量、低頻次的給藥方式,期望能達到最大療效及減少毒性反應,通 稱為 once-daily dosing extended-interval dosing。在使用胺基醣苷類抗 生素可能產生的副作用包括有腎毒性、耳毒性及神經肌肉阻斷等。傳統 的每日多次使用所產生腎毒性的相關危險因子已被確認,包含老年人, 肝、腎功能不良,使用的藥品種類、劑量、頻次、治療時間及同時使用 具有腎毒性的藥品。本文係以老年族群為對象,藉由文獻回顧討論使用 每日一次胺基醣苷類抗生素導致腎毒性及其相關的危險因子。結果顯 示:目前尚無足夠的證據支持每日一次的給藥方式會增加腎毒性,反之, 也無足夠的證據支持其不會增加腎毒性。因此,就目前的文獻基礎建議, 老人使用每日一次的胺基醣苷類抗生素時,需注意其本身的腎功能,劑 量宜降低,治療期間建議少於一週。當併服其他具有腎毒性的藥品或同 時有其他危險因子存在時,更須密切監測其發生腎毒性的可能。 關鍵詞:腎毒性、胺基醣苷類、每日一次、老年人 1 國立成功大學醫學院臨床藥學研究所、國立成功大學附設醫院內科部感染病科 2 、藥劑部 3 通訊作者:高雅慧 通訊處:台南市大學路一號 臨床藥學研究所 〔綜論〕 216

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216 Metabolic Syndrome of the Elderly Living in Long-Term Care Facilities

Taiwan Geriatr Gerontol 2006. Vol. 2 No. 1

老年人使用每日一次胺基醣苷類抗生素之腎毒性

相關危險因子

陳珮甄 1 張家銘 2 高雅慧 1 蔡慧珊 3

摘要

胺基醣苷類抗生素具有藥效相關的動力學特性,包含:濃度依賴的殺菌效果、抗生素後效應及調適性抗藥性。依據這些特性而有學者倡導以高劑量、低頻次的給藥方式,期望能達到最大療效及減少毒性反應,通稱為 once-daily dosing 或 extended-interval dosing。在使用胺基醣苷類抗生素可能產生的副作用包括有腎毒性、耳毒性及神經肌肉阻斷等。傳統的每日多次使用所產生腎毒性的相關危險因子已被確認,包含老年人,肝、腎功能不良,使用的藥品種類、劑量、頻次、治療時間及同時使用具有腎毒性的藥品。本文係以老年族群為對象,藉由文獻回顧討論使用每日一次胺基醣苷類抗生素導致腎毒性及其相關的危險因子。結果顯示:目前尚無足夠的證據支持每日一次的給藥方式會增加腎毒性,反之,也無足夠的證據支持其不會增加腎毒性。因此,就目前的文獻基礎建議,老人使用每日一次的胺基醣苷類抗生素時,需注意其本身的腎功能,劑量宜降低,治療期間建議少於一週。當併服其他具有腎毒性的藥品或同時有其他危險因子存在時,更須密切監測其發生腎毒性的可能。

關鍵詞:腎毒性、胺基醣苷類、每日一次、老年人

1 國立成功大學醫學院臨床藥學研究所、國立成功大學附設醫院內科部感染病科 2、藥劑部 3

通訊作者:高雅慧 通訊處:台南市大學路一號 臨床藥學研究所

〔綜論〕 216

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台灣老年醫學雜誌

民國 95 年第 1 卷第 4 期 陳珮甄 張家銘 高雅慧 蔡慧珊 217

1940 年起胺基醣苷類抗生素(aminoglycosides)在抗微生物製劑使用上開始扮演著舉足輕重的角色。胺基醣苷類抗生素搭配青黴素(penicillins)或頭孢菌素(cepalosporins)可產生協同或加成作用,作為需氧性格蘭氏陰性桿菌或需氧性格蘭氏陽性球菌感染之治療[1]。傳統使用的頻次多以採取每 8 或 12

小時的方式投與藥品,並監測血中峰濃度(Cpeak)及谷濃度(Ctrough)以評估臨床療效及毒性。但在普遍了解胺基醣苷

類抗生素之藥物藥效學及藥品動態學的資訊後,為達到最大療效及減少毒性反應,1970 年起開始有每日一次胺基醣苷

類抗生素的觀念出現,這種高劑量、低頻次的給藥方式通稱為 once-daily dosing

或 extended-interval dosing[2]。

使用每日一次胺基醣苷類抗生素的

理論依據

發展每日一次胺基醣苷類抗生素的理論依據主要是根據與胺基醣苷類抗生素藥效相關的動態學特性:濃度依賴的殺菌效果 (concentration dependent

bactericidal activity) [1] 、抗生素後效應

(post-antibiotic effect; PAE) [3] 及調適性抗藥性(adaptive resistance) [4]。

一、濃度依賴的殺菌效果:

即當藥物濃度增加時其殺菌能力隨

之增加。因此,血中峰濃度與最低抑菌濃度(minimal inhibitory concentration;

MIC)的比值 (Cpeak /MIC ratio),決定了胺基醣苷類抗生素的 殺菌能力。體外(in

vitro)試驗中顯示 peak/MIC ratio 10 以上可以防止具抗藥性之菌種產生[5]。另外,臨床研究顯示較高的血中峰濃度可以有較好的臨床療效[6]。

二、抗生素後效應:

係指當抗生素濃度低於最低殺菌濃度時,仍具有抑制細菌生長的效果。PAE

和藥品種類、菌種、藥品暴露時間、藥品效價 (potency) 及抗生素相對濃度有關。較高的血中濃度及細菌暴露於抗生素的時間越長可維持較長時間的 PAE,將每日所需之胺基醣苷類抗生素一次投與正可以符合前述的狀況,而產生較長時間的 PAE [7]。

三、調適性抗藥性:

調適性抗藥性是指細菌開始暴露於抗生素之後,對於抗生素的吸收量便逐漸減少。這可能是因為能量-依賴型的胺基醣苷類抗生素吸收(energy-dependent

uptake)酶產生遞減調節(down-regulation)

的反應,而使細菌產生調適性抗藥性。但此種現象會在一段藥品空窗期(drug-free interval)之後回復,而能再吸收較大量的抗生素。因此胺基醣苷類抗生

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素的每日一次之投與方式可提供較長的間隔時間,以回復其有效的殺菌活性。

在一篇統合分析(meta-analysis)的報告中[8],分析 1966 年至 1994 年使用胺基醣苷類抗生素之隨機控制臨床試驗,作者以治療失敗比例、殺菌失敗比例及腎毒性發生比例,來評估每日多次與每日一次的給藥方式在臨床療效、殺菌力及腎毒性的差異。共收載 20 篇,22 個研究,包含 2,500 位以上的受試者。結果顯示:治療失敗的比例,每日多次組為17.3% (95% 信賴區間 [confidence

interval; CI], 15.1%~19.7%),而每日一次組可減少 3.4%治療失敗的機會(95%

CI,-6.7%~ -0.2%; p=0.039),兩組間具有統計上的差異。殺菌失敗的比例,每日多次組為 14.2% (95% CI, 11.1%~17.2%)

,每日單次組為 1.7% (95% CI, -5.4% ~

2.1%; p=0.38),雖然兩組間未達到統計上的差異,但可發現每日單次組發生殺菌失敗的比例有較低的趨勢。發生腎毒性的比例,每日多次組為 10.0% (95% CI,

8.4~11.8%),每日一次組雖然可減少腎毒性 0.6%,但並未達到統計上明顯的差異

(95% CI, -2.4%~1.1%; p=0.35)。因此,胺基醣苷類抗生素每日一次與每日多次的給藥方式具有相當的臨床治療效果,且兩者的腎毒性沒有差異。

胺基醣苷類抗生素的不良反應

(Adverse drug reaction, ADR)

胺基醣苷類抗生素可能產生的不良反應包括對於近曲腎小管 (0-50%)、耳蝸

(0-62%)或耳部前庭組織 (0-19%)的傷害及神經肌肉阻斷的作用(罕見)[1]。

神經肌肉阻斷的作用雖不常見[1],但相關的危險因子包含疾病狀況、同時投與會干擾神經肌肉傳導的藥品及胺基醣苷類抗生素的血中藥品濃度上升太快。於體內及體外的試驗中均發現,當使用的藥品帶有的正電荷愈多時,其所產生神經肌肉阻斷的機率則愈高。導致神經肌肉阻斷的作用主要是因為抑制突觸前乙醯胆鹼(acetylcholine)的釋出及阻斷突觸後乙醯胆鹼受體的作用。

胺基醣苷類抗生素造成的耳毒性可分為耳蝸及前庭組織的毒性[1],通常屬於不可逆的反應,可發生於治療結束後數天至數週。於耳蝸造成的毒性主要是發生於 Corti 氏器上的外側毛細胞(outer

hair cells);前庭毒性主要發生於 ampullar

cristae 第 1 型毛細胞。目前造成耳毒性的機轉仍不明,推測可能與自由基產生或過度活化 glutamine 受體有關。相關的危險因子包含基因、藥品劑量、治療時間、藥品的種類及是否併用其他具耳毒性的藥品。和每日多次給藥或連續輸注的給藥方式比較,使用每日一次胺基醣苷類抗生素給藥方式可降低耳毒性的危險。

使用每日一次胺基醣苷類抗生素給藥方式,於動物性試驗中發現耳毒性及腎毒性發生率較低,且腎臟皮質部的累積藥物量也較少。胺基醣苷類抗生素的不良反應及相對毒性強度與藥物本身於生理酸鹼值之下所表現之電荷,即每分子所含的陽離子銨基 (NH4+) 數目有相關[1],因此,neomycin 每分子含有六個

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陽離子最可能產生腎臟傷害,而每分子含三個陽離子的 streptomycin 腎毒性較少。

造成腎毒性的可能機轉為[9]:帶陽電荷的胺基醣苷類抗生素於近曲腎小管腔內,和黏膜上帶陰電荷的磷脂質結合,再經胞飲作用進入管腔細胞中,造成藥物累積於管腔細胞中的溶小體內,進而抑制磷脂酶 (phospholipase) 及sphingomyelinase 的活性,導致溶小體內磷脂質的累積並增加溶小體的體積;一旦超過濃度閾值便開始產生磷脂代謝症

(phospholipidosis)的障礙,細胞膜喪失完整性,釋出蛋白質水解酶,進而造成腎臟細胞及管腔的破壞。胺基醣苷類抗生素所造成的腎小管壞死是可逆的,腎小管細胞會產生再生作用,而再生的細胞會選擇性的減少對於胺基醣苷類抗生素的胞飲作用[1]。

於動物試驗中觀察到胺基醣苷類抗生素在近曲腎小管的累積是屬於非線性的飽和機轉[10],由此可支持每日一次給藥方式可延緩腎毒性發生的時間。當胺基醣苷類抗生素和磷脂質結合,經胞飲作用進入細胞時,會受到吸收速率的限制,即不論管腔中有多少量的胺基醣苷

類抗生素,單位時間內可被吸收的量是固定的。因此藉由高劑量低頻次的給藥方式可使管腔內於投藥初期含高濃度的藥物,一旦管腔吸收飽和,達到最大吸收速率後吸收便不會再增加。因此,大部分的藥品可順利通過近曲腎小管而排除,造成較少的腎皮質累積[9]。因藥物特殊的飽和性吸收作用,可解釋峰濃度

高並非腎臟累積的決定要素;相對的,腎毒性和谷濃度高較具相關性。因此,每日一次給藥方式藉由延長給藥間隔,產生較低的谷濃度,故能減少藥物的累積。

每日一次胺基醣苷類抗生素使用於老年族群之腎毒性及相關危險因子

一般使用胺基醣苷類抗生素最令人顧慮的是其所產生的腎毒性,而使用每日多次胺基醣苷類產生腎毒性之相關危險因子已被證實[1],包含病患因素(年齡較大、性別、潛在疾病)、胺基醣苷類因素(胺基醣苷類種類、使用劑量較大、使用頻次較頻繁、治療時間過長、先前曾使用過胺基醣苷類)及同時投與具有腎毒性的藥品。其中,老年人被認為發生腎毒性機率較大的可能原因有:隨著年齡增長,腎功能逐漸衰退影響藥品的排除,易造成藥品累積而增加腎毒性產生的危險,再加上老年人的腎臟細胞修復及再生能力較差,因此對於具有腎毒性的胺基醣苷類較敏感[11]。但大部分的相關危險因子於每日ㄧ次的使用方式下,仍需做進ㄧ步的評估。以下將針對老年族群使用每日一次胺基醣苷類抗生素導致腎毒性及其相關危險因子的研究加以分析、討論: (表 1)

1996 年 Koo 等人則採用了較嚴謹的隨機控制試驗[12],評估老年族群使用每日一次或每日二次(依藥品動態學參數調整劑量)gentamicin 或 tobramycin 之安全性及有效性,平均治療 8.3 天(至少 3

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天),治療期間維持峰濃度 6-10 mg/L(每日二次組)及谷濃度小於 1.5 mg/L(每日

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表 1. 老年族群使用每日一次胺基醣苷類抗生素相關研究

作者/年代 研究設

研究對象人數/

平均年齡

實驗組

藥品/平均劑量

對照組

藥品/

平均劑量

腎毒性

定義

腎毒性(%)

(p 值) 相關危險因子

Koo J, et al. 1996[12]

隨機、控制性試驗

70 人/ 69歲

每日一次:

gentamicin 或tobramycin 4mg/kg q24hr

每日二次:

初始劑量gentamicin 或tobramycin 2mg/kg q12h 再依藥動學參數調整劑量

用藥至停藥後一週期間,血中肌酸酐濃度增加≧5mg/dL (相當為 45 μmol/L)

每日一次

vs. 每日二次:23.5% vs. 13.9% (p=0.13)

較高的血中峰濃度(當血中谷濃度小於1.5mg/L)

Segarra-Newnbam M. 1999[13]

回顧性研究

111人/

72 歲

5mg/kg/d gentamicin(依據Hartford nomogram),q24h

(59%)、 q36-48 (41%)

無 和個人基準值

(baseline level) 比較血中肌酸酐濃度增加至少0.5 mg/dL

5.4% 腎功能及治療時間長短

Raveh D, et al . 2002[14]

前瞻性、非介入性研究

249人/

75 歲

Amikacin (17%) 或 gentamicin

(83%) 每日一次,並維持波谷濃度< 1 μg/mL,若超過則調整給藥間隔

無 治療後血中最高之肌酸酐濃度超過治療前之50%以上

12.4% 高谷濃度(>1.1μg/mL)、血紅素<

10g/dl、治療期間≧11 天、使用胺基醣苷類抗生素前的住院天數≧7 天

Paterson DL , et al. 1998[15]

前瞻性、觀察性研究

88 人/ 77.9歲

初始劑量gentamicin (83%) 或tobramycin(17%) 4 mg/kg/d 再依動力學參數調整劑量

無 和個人基準值

(baseline level) 比較血中肌酸酐濃度增加至少

15% 治療時間的長短、基準血中肌酸酐值及併服allopurinol

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0.5 mg/dL

Baciewicz AM , et al. 2003[16]

前瞻性、觀察性研究

86 人/ 76.9歲

每日一次(30.2%) 4.1 mg/kg/d gentamicin 或 tobramycin

每日多次 (69.8%) 4.1 mg/kg/d gentamicin 或 tobramycin

連續 2 天血中肌酸酐濃度較研究進行前增加 0.5

mg/dL 以上

每日一次

vs.每日多次: 6.1% vs. 3.2% (p= 0.051)

糖尿病、併服ACE inhibitors 及單一劑量給藥方式

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一次及每日二次)。結果發現,兩組間發生腎毒性(即血中肌酸酐濃度增加至少0.5 mg/dL)的比例未達統計上的差異,每日一次組為 23.5%,每日二次組為13.9%(p=0.13)。進一步分析發現,於每日一次投予而導致腎毒性者,其初始血中峰濃度較未產生腎毒性者要高 (13.9

vs.10.7 mg/L, p<0.001),而每日一次組的初始血中峰濃度若高於 12 mg/L 時,有60%發生腎毒性,若低於 12 mg/L 時,僅有 8.3%(p<0.001)。作回歸分析後發現,腎毒性與初始峰濃度(相關係數=0.53,

p<0.001) 及最高血中峰濃度 (相關係數=0.6, p<0.001)有相關,但於每日二次給藥組並未發現此項相關性。因此作者認為,當每日投予一次胺基醣苷類時,若血中谷濃度控制低於 1.5 mg/L 時,較高的血中峰濃度可做為產生腎毒性的指標。此結論與先前認定谷濃度和腎毒性較具相關的觀念大不相同,但其他作者則認為此試驗中每日一次給藥組並未依藥品動態學參數(肌酸酐清除率)調整劑量,而每日二次組則依腎功能調整劑量,因而造成每日一次給藥組之試驗偏差產生[13]。嚴格的講,Koo 等人研究中每日一次給藥組並不一定符合每日一次胺基醣苷類抗生素的標準,因不確定病人肌酸酐廓清率是否達 60 mL/min 以上,峰濃度 11.5 mg/L 不知能否達到最低抑菌濃度的 8-10 倍,血中濃度低於最低抑菌濃度的時間不知多少,也就是不知是否有 drug-free interval。讀者必須瞭解傳統的胺基醣苷類抗生素給藥方式在肌

酸酐廓清率 40 mL/min 以下時,給藥頻次也是每日一次,劑量會依照腎功能及藥動學調整,但不能稱之為每日一次胺基醣苷類抗生素。

其他大多數研究多採用非介入性觀察方式,2002 年 Raveh D 等人[14],採用前瞻性非介入性的研究方式,收入 249

位平均年齡為 75 歲 (75±16, mean±SD)之病患,平均治療時間 4.4 天 (4.4±2.5),17%使用 amikacin,83%使用 gentamicin,治療期間控制藥物血中谷濃度小於 1

μg/mL,如果超過則調整給藥間隔。結果顯示 12.4%的研究對象血中肌酸酐濃度增加大於 50%。經單變項及邏輯式回歸分析發現,谷濃度高(>1.1μg/mL) (p<

0.001)、血紅素< 10g/dL (p< 0.05)、治療期間大於或等於 11 天(p< 0.05) 及使用胺基醣苷類之前的住院天數多於 7 天(p<

0.05),與腎臟的傷害具顯著相關。因此作者認為老年人若能在治療期間規律監測血中谷濃度,且限制治療時間少於 11

天時,仍可使用每日一次的胺基醣苷類。

由以上的研究可觀察到:當老年人使用每日一次的胺基醣苷類抗生素時,如果能夠規律監測及控制血中的谷濃度、限制治療的時間,此種給藥方式是可被接受的。此結論於其他非介入性研究中亦獲得證實[13, 15]。也曾有其他研究者提出,若能依據估計之腎功能調整給藥間隔,腎毒性產生的機會較低[13]。另外,其他使用每日一次胺基醣苷類抗生素導致腎毒性的相關危險因子還包括:初始的血中肌酸酐值[15]、併服其他具有

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腎毒性的藥品,如 allopurinol[15]、ACE

inhibitors[16]、糖尿病[16]。在一對照觀察性研究中發現[16],每日一次給藥組似乎有較大的機會產生腎毒性,但與每日多次組間未達統計顯著性,研究者認為因收載人數不足、觀察時間短,無法由此做正確的結論。故當老年人使用每日一次胺基醣苷類抗生素,且同時具有危險因子時,更須密切的監測。

綜合上述研究結果,老年人若要使用每日一次胺基醣苷類抗生素,需注意血中初始肌酸酐濃度[15],確定有良好腎功能,且須控制治療時間[13, 14];治療期間需規律監測及控制血中谷濃度[12,

14],並依病患估計之腎功能調整給藥間隔[13]。

研究限制

多數的研究均指出由於收載人數不足,限制了研究結果的效力 (power) [15,

16]。針對併服其他具腎毒性藥品,也可能因人數不足,僅可觀察到一個趨勢,無法於統計上得到顯著的相關性;研究時間的長短亦會影響到是否能觀察到倂

服藥品產生腎毒性的情形。對照性研究中,藥品的選用及給藥的方式若非採用盲性隨機分配,而是依照醫師主觀判定時,都可能會對研究結論造成偏差。由於胺基醣苷類抗生素於臨床使用上多採合併使用其他類別的抗生素,如:β-lactams、vancomycins,因此較無法觀察單一使用胺基醣苷類抗生素對於腎毒性的影響。

結語

除了健康面之有利且方便之考量之外,由於政策的限制,目前醫院均開始強調經濟效益的觀念。每日一次胺基醣苷類抗生素的給藥方式可以說較符合成本效益[16],因為此種給藥方式可減少護理人員事前的製備及投與的時間、降低消耗品的成本、減少的廢棄物的產生,並可減少監測血中濃度的次數,尤其是在腎功能正常之病患。傳統的胺基醣苷

類抗生素給藥方式在肌酸酐廓清率 40

mL/min 以下時,給藥頻次也是每日一次,劑量會依照腎功能及藥動學調整,但不能稱之為每日一次胺基醣苷類抗生素。每日一次胺基醣苷類抗生素的給藥方式已廣泛被使用於腎功能正常的病人,但此種給藥方式是否適用於腎功能較年輕人退化的老年族群?由於目前臨床研究及文獻回顧單一針對老年族群的資料不多,且在設計上有其限制。因此,就目前的文獻建議,老人若要使用每日一次的胺基醣苷類抗生素時,需注意其本身的腎功能,劑量宜降低,或依腎功能調整給藥間隔,治療期間建議少於一週,並規律監測及控制血中谷濃度。當併服其他具有腎毒性的藥品或同時有其他危險因子存在時,更須密切監測其發生腎毒性的可能。其實當我們依據腎功能調整劑量與給藥間隔,且須嚴密監控,已經不能稱之為每日一次胺基醣苷

類抗生素的給藥方式且已失去這種給藥方式的優勢了。

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[Review Article]

227

Risk Factors for Nephrotoxicity Associated with Once-daily Aminoglycosides in the Elderly

Pei-Chen Chen1, Chia-Ming Chang2, Yea-Huei Kao1, Hui-Shan Tsai3

Abstract

Aminoglycosides are capable of demonstrating concentration-dependent

bactericidal activity, post antibiotic effect PAE, and adaptive resistance

against susceptible organisms. Once-daily or extended-interval

aminoglycoside dosing was accordingly developed to utilize these properties.

It is believed that once-daily aminoglycoside (ODA) dosing can achieve

maximal bactericidal activity without increasing the risk of nephrotoxicity.

Yet use of the ODA regimen in elderly patients remains controversial since

advanced age has long been regarded as an important risk factor in the

development of aminoglycoside-associated nephrotoxicity. In previous

studies, several risk factors for nephrotoxicity in the elderly have been well

established. In prescribing once-daily aminoglycosides for elderly patients,

we should assess its safety by carefully evaluating possible risk factors for

nephrotoxicity.

Key Words: nephrotoxicity, aminoglycosides, once-daily, extended-interval,

elderly

1 Institute of Clinical Pharmacy, National Cheng Kung University, Tainan, Taiwan 2 Department of Internal Medicine and 3Department of Pharmacy, National Cheng Kung University Hospital, Tainan,

Taiwan Correspondence:Chen-Pei Chen

Address:Institute of clinical pharmacy N.C.K.U. No. 1, University Rd., Tainan 7010, Taiwan