Xây dựng mô hình dược động học quần thể và mô phỏng dược động học dược lực học của pyrazinamid trên bệnh nhân lao phổi

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC
-----



-----

PHAN TUẤN ĐỨC

XÂY DỰNG MƠ HÌNH DƯỢC ĐỘNG HỌC QUẦN
THỂ VÀ MÔ PHỎNG DƯỢC ĐỘNG HỌC/DƯỢC
LỰC HỌC CỦA PYRAZINAMID TRÊN BỆNH NHÂN
LAO PHỔI

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƯỢC HỌC

Hà Nội – 2021


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC
-----



-----

Người thực hiện: PHAN TUẤN ĐỨC

XÂY DỰNG MƠ HÌNH DƯỢC ĐỘNG HỌC QUẦN

THỂ VÀ MÔ PHỎNG DƯỢC ĐỘNG HỌC/DƯỢC
LỰC HỌC CỦA PYRAZINAMID TRÊN BỆNH NHÂN
LAO PHỔI

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƯỢC HỌC

Khóa:

QH.2016.Y

Người hướng dẫn:

1. PGS. TS. Lê Thị Luyến
2.

ThS. Bùi Sơn Nhật

Hà Nội - 2021


LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, tơi muốn bày tỏ lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến hai
người thầy: PGS.TS. Lê Thị Luyến – Chủ nhiệm Bộ môn Liên chuyên khoa
và ThS. Bùi Sơn Nhật, Nghiên cứu viên Bộ môn Dược lý – Dược lâm sàng,
Trường Đại học Y Dược, Đại học Quốc gia Hà Nội, đã chỉ bảo tận tình hướng
dẫn về cả kiến thức và phương pháp luận cũng như luôn sát sao, động viên tôi
trong suốt quá trình thực hiện và hồn thành khóa luận này.
Tơi xin trân trọng cảm ơn các nghiên cứu viên trong và ngồi nước
tham gia đề tài “Phân tích Dược động học – Dược lực học để lựa chọn liều
điều trị tối ưu cho bệnh nhân lao phổi điều trị thất bại và tái phát” thuộc

Chương trình hợp tác nghiên cứu song phương và đa phương về khoa học và
công nghệ đến năm 2020 của Bộ Khoa học và Công nghệ, đã giúp đỡ tơi
trong suốt q trình thu thập số liệu và thực hiện khóa luận.
Cuối cùng, tơi xin cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, những người đã
ln ở bên chia sẻ, động viên trong suốt quá trình học tập vừa qua.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 13 tháng 05 năm 2021
Sinh viên

Phan Tuấn Đức


MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT .....................................
DANH MỤC CÁC BẢNG ..................................................................................
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .............................................................
ĐẶT VẤN ĐỀ...................................................................................................1
Chương 1: TỔNG QUAN...............................................................................3
1.1.

Tổng quan về bệnh lao........................................................................3

1.1.1. Đại cương về bệnh lao..................................................................... 3
1.1.2. Phân loại bệnh lao........................................................................... 3
1.1.3. Chẩn đoán và điều trị lao phổi........................................................ 5
1.2.

Tổng quan về pyrazinamid.................................................................6

1.2.1. Cấu trúc, đặc điểm lý hóa, cơ chế tác dụng của pyrazinamid........6
1.2.2. Dược động học của pyrazinamid và các yếu tố ảnh hưởng...........8
1.2.3. Phổ tác dụng và đặc điểm dược động học/dược lực học của
pyrazinamid.................................................................................................. 9
1.3.

Phương pháp mơ hình hóa dược động học quần thể..................... 10

1.3.1. Nội dung phương pháp mơ hình hóa dược động học quần thể .. 10
1.3.2. Quy trình xây dựng mơ hình dược động học quần thể................11
1.4.
Các nghiên cứu về dược động học quần thể của pyrazinamid ở bệnh
nhân lao..........................................................................................................15
Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..............20
2.1.Đối tượng nghiên cứu..............................................................................20
2.2.Phương pháp nghiên cứu........................................................................21
2.2.1. Quy trình nghiên cứu.......................................................................21


2.2.2. Cách thức thu thập số liệu...............................................................21
2.2.3. Xây dựng mô hình dược động học quần thể của pyrazinamide....23
2.2.4. Mơ phỏng khả năng đạt đích PK/PD.............................................. 26
2.2.5. Chỉ tiêu nghiên cứu......................................................................... 26
2.3.Vấn đề đạo đức trong nghiên cứu..........................................................27
Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU........................................................28
3.1.Đặc điểm mẫu nghiên cứu......................................................................28
3.2. Kết quả xây dựng mơ hình dược động học quần thể..........................31
3.2.1. Kết quả mơ hình dược động học cấu trúc có sai số........................31
3.2.2. Kết quả mơ hình dược động học có yếu tố dự đốn....................... 34
3.2.3. Phiên giải và thẩm định mơ hình dược động học kết quả.............36

3.3. Kết quả mô phỏng dược động học/dược lực học.................................40
3.3.1. Kết quả mô phỏng trên quần thể bệnh nhân, bệnh nhân lao mới, lao

tái trị …………………………………………………………………….41
3.3.2. Kết quả mô phỏng trên liều giả định...............................................43
Chương 4: BÀN LUẬN.................................................................................47
4.1. Phương pháp xây dựng mơ hình dược động học................................ 47
4.2. Đặc điểm về liều dùng PZA...................................................................47
4.3. Mơ hình dược động học quần thể.........................................................48
4.4. Kết quả mô phỏng dược động học/dược lực học.................................53
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................... 57
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu
R; RIF
H; INH
Z; PZA
E
S
AUC; AUC0-24

MIC
LL
AIC
BIC
BICc
FFM
BMI

Tlag
Ka
V
Ktr
NN
MTT
VPC


IWRES
Q
POA
PZase
Cl
F
SD
NLMEM


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng
Bảng 1.1
Bảng 1.2
Bảng 1.3
Bảng 3.1
Bảng 3.2
Bảng 3.3
Bảng 3.4
Bảng 3.5
Bảng 3.6

Bảng 3.7

Bảng 3.8
Bảng 3.9

Bảng 3.10

Bảng 3.11
Bảng 3.12

Bảng 3.13


Bảng 3.14

Kết quả khả năng đạt đích AUC0-24/MIC của các chế độ liều
giả định

43


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình vẽ
Hình 1.1
Hình 1.2
Hình 2.1
Hình 3.1
Hình 3.2
Hình 3.3
Hình 3.4

Hình 3.5
Hình 3.6
Hình 3.7
Hình 3.8
Hình 3.9

Hình 3.10


ĐẶT VẤN ĐỀ
Bệnh lao là một bệnh truyền nhiễm đã tồn tại hàng nghìn năm là một trong
mười nguyên nhân chính gây tử vong và là nguyên nhân gây tử vong hàng đầu do
một tác nhân truyền nhiễm gây ra (xếp trên HIV/AIDS) trên toàn cầu [69]. Theo báo
cáo của Tổ chức y tế thế giới (WHO) năm 2019, thế giới có 10 triệu người mắc
bệnh lao và 1.4 triệu người chết do căn bệnh này [41]. Việt Nam là nước có gánh
nặng bệnh lao cao, đứng thứ 16 trong 30 nước có số người bệnh lao cao nhất trên
tồn cầu, đồng thời đứng thứ 13 trong số 30 nước có gánh nặng bệnh lao kháng đa
thuốc cao nhất thế giới.
Liên Hợp quốc đã đặt mục tiêu xóa sổ bệnh lao vào năm 2030 [70]. Tuy
nhiên, cơng tác phịng chống và điều trị lao trên quy mơ tồn cầu hiện tại vẫn cịn
nhiều khó khăn như: khoảng cách giữa các quốc gia trong đầu tư chi phí phịng và
điều trị, tốc độ nghiên cứu, phát triển các thuốc mới chậm… [56] Các phác đồ thuốc
điều trị lao đã được ứng dụng từ lâu, tuy nhiên hiệu quả điều trị chưa được cao như
mong đợi, thời gian còn kéo dài, độc tính cao, trong khi vốn dựa vào kinh nghiệm
lâm sàng cũng như cơ sở về kinh tế mà không thay đổi nhiều [39]. Trong khi đó, đối
với thuốc kháng sinh nói chung và thuốc chống lao nói riêng, chế độ liều thường
được tối ưu hóa dựa trên các kết quả nghiên cứu dược động học – dược lực học,
trong đó yếu tố biến thiên trong các thông số giữa các cá thể được cân nhắc, đánh
giá thơng qua phân tích dược động học quần thể [19,47].
Pyrazinamide (PZA) được lần đầu tổng hợp vào năm 1936 vốn có tác dụng

trong phục hồi chức năng não và tủy trong bệnh trầm cảm; đến năm 1952, PZA
được sử dụng như một thuống kháng lao hàng 2, và đến những năm 1970 được đưa
vào như nhóm thuốc thiết yếu trong phác đồ ngắn hạn cho bệnh lao [31, 40]. Việc
đưa pyrazinamid vào phác đồ điều trị bệnh lao đã rút ngắn thời gian điều trị xuống 6
tháng mà khơng tăng độc tính và ít tác dụng phụ [18, 35]. PZA được phối hợp với
rifampicin (R), isoniazid (H), ethambutol (E) trong thời gian 2 tháng của giai đoạn
tấn công trong các phác đồ điều trị lao do vi khuẩn lao nhạy cảm, đồng thời còn có
trong phác đồ điều trị cho bệnh nhân đa kháng và kháng rifampicin [4, 5, 7]. Tại
Việt Nam, cho tới hiện tại chưa có nghiên cứu nào về dược động học quần thể cũng

1


như khảo sát, phân tích về dược động học – dược lực học của pyrazinamide trên bệnh
nhân lao phổi. Vì vậy, chúng tôi tiến hành đề tài: “Xây dựng mô hình dược động

học quần thể và mơ phỏng Dược động học/Dược lực học của pyrazinamid trên
bệnh nhân lao phổi” , với mục tiêu:
1. Xây dựng mơ hình dược động học quần thể của pyrazinamid ở bệnh

nhân lao phổi.
2. Mô phỏng Dược động học/Dược lực học của pyrazinamid trên bệnh

nhân lao phổi mới và lao tái trị.
Kết quả từ nghiên cứu Dược động học quần thể cũng như nghiên cứu Dược động học
- Dược lực học sẽ là căn cứ khoa học giúp tối ưu hoá liều pyrazinamid trên bệnh

nhân lao phổi tại Việt Nam.

2

Chương 1: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về bệnh lao
1.1.1. Đại cương về bệnh lao
Lao là một bệnh truyền nhiễm do vi khuẩn lao (Mycobacterium tuberculosis)
gây ra. Vi khuẩn này được phát hiện lần đầu vào năm 1882 bởi Robert Koch. Bệnh
lao có thể gặp ở tất cả các bộ phận của cơ thể, trong đó lao phổi là thể lao phổ biến
nhất (chiếm 80 – 85% tổng số ca bệnh) và là nguồn lây chủ yếu trên thế giới qua
nhiều thế kỷ cũng như là nguồn lây cho người lành nhiều nhất [69]. Vi khuẩn lao là
một vi khuẩn hiếu khí, có thể tồn tại ở ngồi mơi trường tự nhiên 3 – 4 tháng [6].
Đây là một trực khuẩn kháng cồn, kháng acid, có màu đỏ trên nền xanh ở tiêu bản
nhuộm bằng phương pháp Ziehl – Neelsen [5]. Trong các chủng vi khuẩn lao, vi
khuẩn lao người (M. Tuberculosis hominis) là nguyên nhân gây lây nhiễm lao phổi
chủ yếu. Con đường lây nhiễm của vi khuẩn thông qua những giọt nhỏ li ti từ người
nhiễm. Trực khuẩn lao xâm nhập theo đường thở khi hít phải các giọt này và gây
nên lao phổi. Từ các cơ quan bị lao ban đầu, trực khuẩn lao theo đường máu và bạch
huyết, có thể đến tất cả các cơ quan của cơ thể (màng não, hạch, xương, …) và gây
lao tại vị trí đó [2].
1.1.2. Phân loại bệnh lao
Bệnh lao có thể phân loại dựa trên một số tiêu chí sau [4]:
• Theo vị trí tổn thương
o Lao phổi: lao tổn thương ở phổi – phế quản, bao gồm cả lao kê. Trường

hợp tổn thương cả ở phổi và cơ quan ngoài phổi được phân loại là lao
phổi.
o Lao ngoài phổi: bệnh lao tổn thương ở các cơ quan ngoài phổi. Nếu lao

nhiều bộ phận thì bộ phận có tổn thương nặng nhất được ghi là chẩn
đốn chính.

• Theo xét nghiệm soi đờm trực tiếp tìm AFB
o Lao phổi AFB (+): có ít nhất một mẫu đờm hoặc dịch phế quản, dịch dạ

dày có kết quả soi trực tiếp AFB(+) tại phịng xét nghiệm được kiểm
chuẩn bởi chương trình chống lao quốc gia.
o Lao phổi AFB (-): có ít nhất 2 mẫu đờm AFB (-), người bệnh cần được

chẩn đoán theo quy trình lao phổi AFB(-).
• Theo tình trạng kháng thuốc

3


o Kháng đơn thuốc: Chỉ kháng duy nhất một thuốc chống lao hàng một khác
o Kháng nhiều thuốc: Kháng từ hai thuốc chống lao hàng một trở lên mà

không cùng kháng Isoniazid và Rifampicin.
o Đa kháng thuốc: Kháng đồng thời với ít nhất hai thuốc chống lao là

Isoniazid và Rifampicin.
o Tiền siêu kháng: Lao đa kháng có kháng thêm với hoặc bất cứ thuốc nào

thuộc nhóm Fluoroquinolone hoặc với ít nhất một trong ba thuốc kháng
lao hàng hai dạng tiêm (Capreomycin, Kanamycin, Amikacin) (chứ
không đồng thời cả hai loại trên).
o Siêu kháng thuốc: Lao đa kháng có kháng thêm với bất cứ thuốc nào

thuộc nhóm Flouroquinolon và với ít nhất và với ít nhất một trong ba
thuốc hàng hai dạng tiêm (Capreomycin, Kanamycin, Amikacin).
o Lao kháng Rifampicin: Kháng với Rifampicin, có hoặc khơng kháng

thêm với các thuốc lao khác kèm theo (có thể kháng đơn thuốc, đa
kháng thuốc hoặc siêu kháng thuốc).
• Theo tiền sử điều trị bệnh lao
o Bệnh nhân lao phổi mới: chưa bao giờ sử dụng thuốc chống lao hoặc

mới dùng dưới một tháng.
o Bệnh nhân lao phổi tái phát: người bệnh đã được điều trị lao và được thầy
thuốc xác định là khỏi bệnh, hay hoàn thành điều trị nay phát bệnh trở
lại với kết quả AFB(+).
o Bệnh nhân điều trị lại sau bỏ trị: Người bệnh không dùng thuốc liên tục

từ 2 tháng trở lên trong q trình điều trị, sau đó quay trở lại điều trị với
AFB(+).
o Bệnh nhân chuyển đến: Người bệnh được chuyển từ đơn vị điều trị khác

đến để tiếp tục điều trị.
o Bệnh nhân thất bại điều trị:
▪
▪
▪

AFB (+) từ tháng điều trị thứ 5 trở đi.
Chẩn đoán ban đầu AFB(-) sau 2 tháng điều trị xuất hiện AFB(+).
Lao ngoài phổi xuất hiện thêm lao phổi AFB(+) sau 2 tháng điều trị.

▪ Vi khuẩn đa kháng thuốc được phát hiện trong bất cứ thời điểm nào điều trị

với thuốc kháng lao hàng 1.
• Theo tình trạng nhiễm HIV

4


o Người bệnh lao/HIV(+): Người bệnh lao có kết quả xét nghiệm HIV

dương tính.
o Người bệnh lao/HIV(-): Người bệnh lao có kết quả xét nghiệm HIV âm

tính, các người bệnh sau này có kết quả dương tính thì cần được phân
loại lại.
o Người bệnh lao khơng rõ tình trạng HIV: Người bệnh lao khơng có kết
quả xét nghiệm HIV, những người bệnh này sau khi có kết quả xét
nghiệm HIV cần phân loại lại.
1.1.3. Chẩn đoán và điều trị lao phổi
1.1.3.1. Chẩn đoán lao phổi
Người nghi nhiễm lao phổi là người có các triệu chứng như: ho kéo dài trên 2
tuẩn (ho khan, ho có đờm, ho ra máu); gầy sút, kém ăn, mệt mỏi; sốt nhẹ về chiều,
ra mồ hơi “trộm” vào ban đêm; đau ngực, khó thở; và các bệnh nhân có bất thường
trên X-quang phổi. Chẩn đốn lao phổi dựa trên triệu chứng lâm sàng (toàn thân, cơ
năng, thực thể) và cận lâm sàng (nhuộm soi đờm trực tiếp tìm AFB, xét nghiệm
Xpert MTB/RIF, ni cấy tìm vi khuẩn lao hoặc X-quang phổi thường quy) [5].
Chẩn đoán xác định lao phổi khi có tổn thương trên Xquang phổi nghi lao và
một trong hai tiêu chuẩn sau:
•

Có bằng chứng về sự có mặt của vi khuẩn lao trong bệnh phẩm lâm sàng.

•

Khi có các triệu chứng lâm sàng, cận lâm sàng nhưng không xác định được
vi khuẩn lao, vẫn có thể xác định bằng tổng hợp các dấu hiệu lâm sàng, cận

lâm sàng của thầy thuốc đã được đào tạo chuyên khoa lao quyết định.
1.1.3.2. Điều trị lao phổi
Điều trị lao phổi bao gồm bốn nguyên tắc sau [4]:
•

Phối hợp các thuốc chống lao: phối hợp các thuốc có tác dụng khác nhau
trên vi khuẩn lao; đối với lao cịn nhạy cảm với thuốc phải phối hợp ít
nhất 3 loại thuốc chống lao trong giai đoạn tấn công và 2 loại với giai
đoạn duy trì; với lao đa kháng phối hợp ít nhất 5 thuốc có hiệu lực bao
gồm PZA và 4 thuốc lao hàng 2 có hiệu lực.

•

Sử dụng đúng liều: nhằm tăng hiệu quả và tránh kháng thuốc; đối với trẻ
em cần điều chỉnh liều hàng tháng theo cân nặng.

•

Sử dụng thuốc đều đặn: các thuốc lao phải dùng vào cùng một thời điểm
trong ngày và xa bữa ăn.

5


•

Dùng thuốc đủ thời gian và chia làm 2 giai đoạn tấn cơng và duy trì: Giai

đoạn tấn cơng kéo dài 2, 3 tháng nhằm tiêu diệt nhanh số lượng lớn vi
khuẩn có trong các vùng tổn thương để ngăn chặn các vi khuẩn lao đột
biến kháng thuốc. Giai đoạn duy trì kéo dài 4 đến 6 tháng nhằm tiêu diệt
triệt để các vi khuẩn lao trong vùng thương để tránh tái phát.

Các thuốc chống lao thiết yếu (hàng 1) bao gồm: isoniazid (H), rifampicin
(R), pyrazinamid (Z), streptomycin (S), ethambutol (E). Ngoài ra, WHO khuyến cáo
bổ sung 2 thuốc chống lao hàng 1 là rifabutin (Rfb) và rifapentin (Rpt).
Phác đồ điều trị lao phổi vi khuẩn nhạy cảm với thuốc theo Hướng dẫn chẩn
đốn, điều trị và dự phịng bệnh lao năm 2015 như sau [4]:
•

Phác đồ IA: 2RHZE(S)/4RHE. Bao gồm giai đoạn tấn công dài 2 tháng
với 4 loại thuốc dùng hàng ngày, và giai đoạn duy trì dài 4 tháng với 3
loại thuốc RHE dùng hàng ngày. Chỉ định cho bệnh nhân người lớn
khơng có bằng chứng kháng thuốc.

•

Phác đồ IB: 2RHZE/4RH. Bao gồm giai đoạn tấn cơng dài 2 tháng với 4 loại
thuốc dùng hàng ngày, và giai đoạn duy trì dài 4 tháng với 2 loại thuốc là
RH. Chỉ định cho bệnh nhân trẻ em không có bằng chứng kháng thuốc.

•

Phác đồ II: 2SRHZE/1RHZE/5RHE hoặc 2SRHZE/1RHZE/5R 3H3E3. Bao
gồm giai đoạn tấn công kéo dài 3 tháng (2 tháng đầu dùng cả 5 loại thuốc
chống lao thiết yếu, 1 tháng tiếp theo dùng 4 loại RHZE hàng ngày), và giai
đoạn duy trì kéo dài 5 tháng với 3 loại thuốc RHE dùng hàng ngày. Chỉ định
cho bệnh nhân lao tái phát, thất bại, điều trị lại sau bỏ trị.

So với phác đồ năm 2015, phác đồ năm 2018 không áp dụng phác đồ II điều
trị ở bệnh nhân lao tái phát, điều trị thất bại, điều trị lại [5]. Trong trường hợp này
cần làm xét nghiệm Xpert, nếu xét nghiệm Xpert có vi khuẩn lao khơng kháng
Rifampicin thì có thể xem xét độ tuổi và vị trí lao để chỉ định phác đồ
2RHZE/4RHE hoặc 2RHZE/4RH.
1.2. Tổng quan về pyrazinamid
1.2.1. Cấu trúc, đặc điểm lý hóa, cơ chế tác dụng của pyrazinamid
Pyrazinamid (danh pháp IUPAC: pyrazine-2-carboxamide, công thức hóa
học: C5H5N3O) là một thuốc chống lao tổng hợp, có cấu trúc tương tự nicotinamide.
Ở điều kiện bình thường PZA có dạng bột tinh thể, màu trắng hoặc gần trắng, khơng
mùi hoặc gần như khơng mùi và có vị đắng nhẹ [3].

6


Hình 1.1: Cấu trúc hóa học của pyrazinamid
Khác với các kháng sinh thơng thường khi chủ yếu có hoạt tính chống lại vi
khuẩn đang phát triển, PZA lại có tác dụng chống lại các vi khuẩn lao dạng tiềm ẩn
[28, 65]. Khi đi vào trong tế bào vi khuẩn M. Tuberculosis nhờ cơ chế khuếch tán
thụ động, PZA được chuyển hóa thành dạng có hoạt tính là acid pyrazinoic (POA)
bởi enzyme pyrazinamidase (PZase) – một enzyme được phiên mã và dịch mã từ
gene pncA của vi khuẩn M. Tuberculosis [67]. POA sau đó được bơm tống ra ngồi
vi khuẩn thơng qua sự khuếch tán thụ động và cơ chế dòng chảy thiếu hụt (deficient
efflux mechanism) của M. Tuberculosis. Một khi POA ở mơi trường ngoại bào có
tính acid (pH 5-6), một tỷ lệ nhỏ POA sẽ trở thành dạng proton hóa HPOA
(protonated pyrazinoic acid) - dễ dàng thấm trở qua màng vi khuẩn lao và tích tụ
nội bào theo thời gian [67]. HPOA đưa proton vào tế bào và điều này cuối cùng có
thể gây acid hóa tế bào chất, dẫn đến các enzym quan trọng có thể bị ức chế. Ngồi
ra, POA có thể khử năng lượng cho màng bằng cách giảm động lực proton, tác động

lên protein ức chế vận chuyển màng và quá trình tổng hợp RNA [31]. Cơ chế tác
dụng của PZA được miêu tả ở Hình 1.2.
PZA: pyrazinamid
POA: acid pyrazinoic
PZase: enzyme pyrazinamidase

Hình 1.2. Cơ chế tác dụng của pyrazinamid

7


Đích phân tử cụ thể của PZA hiện chưa được làm rõ. Các bằng chứng sinh
hóa đã cho thấy, một số protein rời rạc là đích tác dụng của POA. Cụ thể, POA được
cho là có hoạt tính ức chế sự tổng hợp acid béo thông qua FAS-I [29]; ức chế dịch
mã thông qua gắn vào protein S1/RpsA của ribosom [49]. Tuy nhiên, các bằng
chứng liên quan tới những đích tác dụng trên còn chưa thống nhất [17, 37]. Gần đây,
GpsI, một chất tham gia tổng hợp guanosine pentaphosphate, đã cho thấy hoạt tính
liên kết tốt với POA; tuy nhiên, vai trò của GpsI trong cơ chế diệt khuẩn của PZA
vẫn cần phải kiểm chứng thêm [62].
1.2.2. Dược động học của pyrazinamid và các yếu tố ảnh hưởng
- Hấp thu:
PZA hấp thu nhanh qua đường tiêu hóa với nồng độ trong huyết tương từ 3050 mg/mL đạt được trong 1-2h với liều 30-34 mg/kg trên tình nguyện viên khỏe

mạnh. Sau khi uống 1 liều 500mg duy nhất theo đường uống, nồng độ thuốc trong
huyết tương đạt 9-12 mg/mL sau 2h và 7 mg/mL sau 8h. Sinh khả dụng với đường
uống đạt trên > 90% [18].
- Phân bố:
PZA phân bố rộng rãi khắp các mô và dịch cơ thể bao gồm gan, phổi và dịch
não tủy. Nồng độ PZA trong dịch não tủy đạt tương đương với nồng độ trong huyết
thanh sau khi uống 5 giờ. PZA phân bố nhanh chóng và đồng nhất tới tất cả các tổn

thương phổi ở người [26], thuốc có nồng độ gấp 20 lần so với nồng độ trong huyết
tương ở dịch niêm mạc biểu mô phổi. PZA liên kết protein thấp, từ 0-40%, do dó dễ
khuếch tán dễ dàng vào các mơ [18, 44].
- Chuyển hóa và thải trừ:
PZA được chuyển hóa tại gan thành acid pyrazinoic và sau đó được hydroxyl
hóa thành acid 5- hydroxypyrazinoic dưới sự xúc tác của xanthien oxidase. Acid 5hydroxyl-POA được thải trừ ra khỏi cơ thể qua thận. Thải trừ của PZA giảm trong
tình trạng suy thận vì vậy cần phải điều chỉnh liều trên nhóm bệnh nhân này. T 1/2
của thuốc từ 8-11 giờ trên đối tượng tình nguyện khỏe mạnh với liều 2030mg/kg/ngày [15, 44].
Các yếu tố ảnh hưởng đến dược động học của PZA: Một trong những nguyên
nhân dẫn đến chậm đáp ứng điều trị cũng như kháng thuốc chống lao là sự biến thiên
về dược động học giữa từng bệnh nhân. Các kết quả mô phỏng thử nghiệm lâm sàng
cho thấy biến thiên dược động học là yếu tố duy nhất dẫn tới sự sản sinh của vi khuẩn
kháng thuốc trong khoảng 1% số bệnh nhân lao tuân thủ điều trị tốt. PZA được biết đến
là một thuốc chống lao có thơng số dược động học thay đổi theo cân nặng và giới

8


tính [18], bên cạnh đó cịn có một số yếu tố cá thể được chỉ ra có liên quan đến
thơng số dược động học của PZA được thể hiện ở Bảng 1.1.
Bảng 1.1. Một số yếu tố ảnh hưởng đến dược động học pyrazinamid
Yếu tố
Tuổi
Giới tính
Cân nặng
Tình trạng HIV
1.2.3. Phổ tác dụng và đặc điểm dược động học/dược lực học của pyrazinamid
Phổ tác dụng của PZA tương đối hẹp, thuốc được chứng minh có hoạt tính
đối với M. Tuberculosis và Mycobacterium africanum [45]. Mặc dù có tác dụng diệt
vi khuẩn lao in vivo ở cả trên người và động vật, PZA khơng có hoạt tính in vitro

trong điều kiện ni cấy bình thường ở pH trung tính mà chỉ hoạt động trong pH
acid [67]. Hơn nữa, không giống như các thuốc điều trị lao khác, hoạt tính của PZA
tăng lên khi hoạt động trao đổi chất giảm [46].
Các đột biến trong gene pncA gây ra sự mất hoạt tính của PZase được cho là
cơ chế chính của kháng PZA ở M. Tuberculosis . Các đột biến pncA rất đa dạng trải
dọc theo gene và phần lớn là các đột biến sai lệch acid amin, chèn hoặc xóa các
nucleotid trong phần khung cấu trúc hoặc vùng khởi động [67]. Gần đây, một số
chủng kháng thuốc mà khơng có đột biến trong pncA đã được phát hiện, các chủng
vi khuẩn này có đột biến ở gene khác, panD, mã hóa aspartate decarboxylase liên
quan đến kháng PZA [24].
Các mơ hình dược động học/dược lực học in vitro, cũng như trên động vật, và
lâm sàng gần đây đã chỉ ra mối tương quan giữa dược động học và dược lực học của
PZA. Nghiên cứu của Chideya và cộng sự cho thấy nồng độ thuốc tối đã trong huyết
tương < 35 μg/mL được chứng minh có liên quan đến điều trị thất bại và tử vong [25];
một nghiên cứu khác cho rằng diện tích dưới đường cong (AUC) của nồng độ PZA
trong huyết tương theo thời gian dưới 363 μg.h/mL có liên quan tới đáp ứng điều trị
kém bao gồm: thất bại điều trị, tử vong trong quá trình điều trị, tái phát lao [19]; trong

9


khi đó, nghiên cứu của Chigutsa và cộng sự về dược động học – dược lực học bao
gồm dữ liệu trung bình về PK và MIC cho rằng diện tích dưới đường cong nồng độ
trên nồng độ ức chế tối thiểu (AUC 0-24 /MIC) > 11.3 của PZA là một yếu tố dự báo
đáng kể về khả năng diệt khuẩn ở những bệnh nhân có nồng độ rifampicin thấp
[26]. Trong mơ hình nghiên cứu in vitro về dược động học – dược lực học của PZA
trên mơ hình sợi rỗng, T.Gumbo và cơng sự đã đưa ra đích AUC0-24/MIC > 209.08 ở
dịch lót biểu mơ phổi liên quan chặt chẽ đến khả năng diệt khuẩn của PZA [43].
Nghiên cứu trên bệnh nhân đơn điều trị với PZA [36], chuột lang và chuột nhắt [10]
cũng đưa ra kết quả tương tự về mối liên hệ của AUC 0-24/MIC với khả năng diệt

khuẩn của PZA. Một phân tích hồi quy của Hội đồng nghiên cứu Y khoa Đông
Phi/Anh liên quan đến dữ liệu dược động học nhóm bệnh nhân sử dụng PZA đường
uống cho thấy sự thay đổi trong đờm và kết quả X-quang liên quan đến AUC ngay
cả khi điều trị kết hợp [42].
1.3. Phương pháp mơ hình hóa dược động học quần thể
1.3.1. Nội dung phương pháp mơ hình hóa dược động học quần thể
Dược động học quần thể là môn khoa học nghiên cứu về nguồn gốc sự biến
thiên nồng độ giữa các cá thể thuộc quần thể đích điều trị liều của thuốc nghiên cứu.
Trước đây, các thông số dược động học thường được ước tính thơng qua 02 phương
pháp: “naïve pooled appoarch” gộp tất cả dữ liệu nồng độ thuốc trong máu của
bệnh nhân để khớp mô hình dược động học và “two-stage appoarch” ước tính các
thơng số dược động học cá thể dựa trên chương trình lấy mẫu đày đủ rồi ước tính
giá trị quần thể bằng trung bình các giá trị cá thể [73]. Cả hai phương pháp đều có
một số hạn chế: cần phải có chương trình lấy mẫu đầy đủ với số lượng lớn mẫu trên
bệnh nhân; tiêu chuẩn lựa chọn và loại trừ nghiêm ngặt hạn chế sự khác biệt quá
mức về dược động học giữa các cá thể, trong khi thực tế lâm sàng, sự khác biệt giữa
các cá thể là tất yếu thậm chí là đáng kể.
Phương pháp mơ hình hóa dược động học quần thể là phương pháp được phát
triển vào những năm 1972 [59] nhằm khắc phục các vấn đề trên, trong đó dữ liệu được
khớp vào các mơ hình với số ngăn, kiểu hấp thu, thải trừ, sai số khác nhau. Kết quả của
phương pháp cung cấp các thông số dược động học quần thể, đồng thời cho biết mức
độ dao động giữa các cá thể và dao động trong một cá thể [59, 60].
Phương pháp mô hình hóa ảnh hưởng hỗn hợp phi tuyến (non-linear mixed
effects modeling - NLMEM) –là phương pháp xây dựng mơ hình dược động học quần
thể được áp dụng trong nhiều nghiên cứu. NLMEM cũng là phương pháp cốt lõi trong
các phần mềm dược động học quần thể hiện nay. Theo đó, yếu tố phi tuyến tính (non-

10

linear) chỉ đến mối liên quan giữa biến phụ thuộc và biến độc lập có mối quan hệ
khơng tuyến tính. Mơ hình “ảnh hưởng hỗn hợp” (mixed effect) bao gồm hai thành
phần cấu thành mơ hình: thơng số ảnh hưởng cố định (fixed-effect: thông số dược
động học quần thể - có giá trị như nhau với mỗi cá thể) và thông số ảnh hưởng ngẫu
nhiên (random-effect: mô tả sự dao động giữa từng cá thể trong quần thể và khác
biệt trong từng cá thể theo thời gian) [32, 57, 68]. Một số đặc điểm của dược động
học quần thể đồng thời là ưu điểm so với dược động học truyền thống bao gồm [73,
74, 75]:
-

Đối tượng nghiên cứu đa dạng, thực tế: tập trung hơn vào quần thể bệnh
nhân đích, phản ánh chính xác dược động học quần thể của thuốc trên
bệnh nhân.

-

Thiết kế nghiên cứu linh hoạt: việc thiết kế sử dụng thuốc và lấy mẫu
không quá chặt chẽ và nghiên ngặt. Các mẫu đều có thể được thu thập và
được phân tích dù bệnh nhân dùng các mức liều khác nhau, thời điểm
khác nhau. Số lượng bệnh nhân cũng thường ít hơn do đó có thể nghiên
cứu cho các quần thể nhỏ: trẻ sơ sinh, bệnh nhân nặng,…

-

Phân tích dữ liệu dễ dàng: có thể phân tích được cả dữ liệu từ chương
trình lấy mẫu đầy đủ và lấy mẫu khơng đầy đủ; ước tính thơng số và
phương sai chính xác hơn.

Phương pháp này có một số nhược điểm như: phân tích thống kê phức tạp,
xây dựng mơ hình tốn thời gian và cơng sức, cần có kĩ năng và đào tạo trong phiên

giải kết quả [75].
1.3.2. Quy trình xây dựng mơ hình dược động học quần thể
Mơ hình dược động học quần thể ảnh hưởng hỗn hợp phi tuyến tính bao gồm
ba mơ hình con (sub-model) là: mơ hình dược động học cấu trúc, mơ hình thống kê
có sai số, và mơ hình có yếu tố dự đốn. Tương ứng với ba mơ hình này là ba bước
chính trong quy trình xây dựng mơ hình dược động học quần thể [20]:
Bước 1: Xây dựng mơ hình dược động học cấu trúc
Mơ hình dược động học cấu trúc bao gồm các thơng số đặc trưng: số ngăn,
mơ hình hấp thu, mơ hình thải trừ. Để xây dựng mơ hình cấu trúc, dữ liệu bao gồm
liều lượng, nồng độ thuốc – thời gian sẽ được khớp lần lượt để xác định số ngăn
cũng như đặc điểm hấp thu và thải trừ phù hợp nhất.
Bước 2: Xây dựng mơ hình thống kê có sai số

11


Mơ hình thống kê giúp mơ tả ảnh hưởng ngẫu nhiên bao gồm: dao động giữa
các cá thể, thay đổi trong mỗi cá thể theo thời gian, và sai số dự đốn của mơ hình.
- Mơ hình mơ tả dao động thông số giữa các cá thể:
Do sự khác biệt về sinh lý, bệnh lý cũng như các đặc điểm khác liên quan,

các thông số cá thể sẽ khác nhau và có sự dao động so với thơng số quần thể,
do đó, phải thiết lập mơ hình mơ tả dao động những thơng số này. Một số mơ
hình miêu tả sự khác biệt này như: mơ hình cộng (các thơng số phân bố
chuẩn), mơ hình mũ (các thơng số phân bố log chuẩn), hoặc mơ hình tỷ lệ
[50, 68]. Thơng thường, các thông số cá thể sẽ được mô tả theo mơ hình phân
bố log chuẩn [23].
•

Mơ hình cộng (Additive model): Pi = Ppop + ηi

•

Mơ hình mũ (Exponential model): Pi = Ppop.exp(ηi)

•

Mơ hình tỷ lệ (Proportional model): Pi = Ppop.(1+ηi)

•

Mơ hình log chuẩn (Lognormal model): log(Pi) = log(Ppop) + ηi

Với Pi là thông số cả thể của bệnh nhân thứ i, P pop là thông số quần thể, ηi
là thông số ngẫu nhiên của bệnh nhân i, các giá trị này được giả định phân bố
2

chuẩn, có trung bình bằng 0 và phương sai ω .
- Mơ hình mơ tả dao động trong mỗi cá thể theo thời gian:
Các thông số dược động học cũng thay đổi theo thời gian trên từng cá thể,
sự dao động này được mô tả tích hợp vào mơ hình miêu tả dao động thông số
giữa các cá thể [50]. Biểu thức mô tả dao động của thông số P của cá thể i, tại
thời điểm k được biểu diễn như sau:
Pik = Ppop + ηi + κik; κ: biến đặc trưng cho dao động thông số cá thể theo
thời gian.
- Sai số dự đốn của mơ hình:
Từ mơ hình dược động học có các thông số quần thể, cá thể cũng như các
phương trình mơ tả dao động, có thể đưa các trị số nồng độ tại các thời điểm
(bao gồm thời điểm lấy mẫu thực tế), nồng độ này được gọi là nồng độ dự
đốn của mơ hình. Nồng độ dự đốn mơ hình gồm hai loại: nồng độ dự đốn

bởi thơng số quần thể và nồng độ được dự đoán bởi thơng số cá thể [8].
Nồng độ dự đốn sẽ ln sai lệch với nồng độ thực tế do những nguyên
nhân: một số sự khác biệt giữa các cá thể do nhiều yếu tố; sai số ngẫu nhiên
trong phương pháp định lượng nồng độ [46]. Cụ thể, một số biểu thức biểu
đạt mối quan hệ giữa nồng độ dự đoán và nồng độ thực tế như sau [50]:
• Mơ hình cộng:
Cobs = Cpred + ε

12


• Mơ hình tỷ lệ:

Cobs = Cpred + Cpred x ε

•

Mơ hình kết hợp cộng – tỷ lệ: Cobs= Cpred + Cpred x ε1 + ε2.

•

Mơ hình mũ hóa hoặc log hóa: log(Cobs) = log(Cpred) + ε1.

Trong đó:Cobs : nồng độ thực tế
Cpred : nồng độ dự đốn theo mơ hình dược động học
ε :thơng số ngẫu nhiên của từng cá thể.
-

Hiệp phương sai giữa các yếu tố ngẫu nhiên của các thông số dược động
học quần thể (covariance/correlation between random effects):

Trong một cá thể, các thông số dược động học có thể khơng có quan
hệ trực tiếp với nhau. Tuy nhiên trong quần thể các bệnh nhân, các mối
tương quan giữa các tham số có thể quan sát được khi tồn tại hiệp biến
chung ảnh hưởng đến nhiều hơn một tham số [60]. Trong xây dựng mơ
hình dược động học quần thể, việc xác định được mối tương quan giữa
các thông số giúp cải thiện khả năng ước lượng của mơ hình. Hệ số tương
quan r giữa hai thơng số A và B trong mơ hình được tính bởi công thức
=

,

.

Với ωA,B là hiệp phương sai giữa A và B.
Bước 3: Xây dựng mơ hình có yếu tố dự đoán
Các yếu tố dự đoán là các yếu tố thuộc về nhân khẩu học, triệu chứng lâm
sàng, cận lâm sàng được cho rằng ảnh hưởng đến sự khác biệt trong thơng số dược
động học giữa các cá thể. Để tích hợp được các yếu tố này vào mơ hình dược động
học quần thể, phương pháp chủ yếu là phương pháp “theo từng bước” (stepwise)
gồm hai bước: thêm từng bước (forward inclusion) theo sau là loại từng yếu tố một
(backward elimination), theo đó các yếu tố ảnh hưởng sẽ lần lượt được đưa vào và
loại bỏ khỏi mơ hình, yếu tố nào có ảnh hưởng rõ rệt đến mơ hình sẽ được giữ lại.
Cơ sở để quyết định giữ lại hoặc loại bỏ một yếu tố dự đoán là Test Likelihood
Ratio và chỉ số -2LL (OFV).
Việc xây dựng mơ hình có yếu tố dự đốn nhằm mục đích: giải thích sự dao
động ngẫu nhiên của các thông số giữa các cá thể; hiểu được nguyên nhân của sự
dao động, từ đó áp dụng thiết kế liều, hiệu chỉnh liều cho những nhóm đối tượng
bệnh nhân đặc thù; cái thiện đặc tính dự đốn của mơ hình, khơng chỉ với dữ liệu
bệnh nhân được phân tích, mà cịn cải thiện được tính dự đốn cho các mơ phỏng
sau này trên quần thể bệnh nhân khác.

13


1.3.3. Căn cứ lựa chọn mơ hình dược động học quần thể
Mỗi phương pháp ước tính các thơng số đều có một căn cứ lựa chọn mơ hình
riêng. Cách ước tính phổ biến cho phương pháp NLMEM là maximum likelihood
(tối đa hóa xác xuất). Thuật ngữ “likelihood” chỉ khả năng mà nồng độ quan sát
được mơ tả chính xác bởi mơ hình đưa ra. Phương trình hàm likelihood như sau:

=∏

=1

√2

2

Y: nồng độ thực tế; Ŷ: nồng độ dự đoán bơi mơ hình; б là phương sai; n: số quan sát

Tối đa hóa xác xuất cũng tương ứng với tối thiểu hóa trị số -2LL ( -2 log(L)).
-2LL càng thấp chứng tỏ mơ hình khớp dữ liệu càng tốt.
Từ giá trị -2LL, trích xuất được các chỉ số thống kê khác nhau như điểm
AIC, BIC cũng được sử dụng trong đánh giá mơ hình, với θ là thơng số từ mơ hình
và N là số lượng quan sát ta có:
AIC = -2LL + 2*θ
BIC = -2LL + θ*log(N)
Hai chỉ số này khác -2LL ở điểm có xét thêm số thơng số của mơ hình và số
quan sát. Chỉ số -2LL có khả năng ước tính cao dẫn đến chỉ số này thường giảm ở
các mơ hình phức tạp và nhiều thơng số, vì vậy AIC và BIC được cho là phù hợp để

so sánh các mơ hình cấu trúc [8].
Như vậy, OFV (hay -2LL), AIC và BIC là 3 thông số thống kê chính được sử
dụng trong khớp mơ hình. Ý nghĩa của trị số BIC như sau: BIC > 10 – bằng chứng
rất mạnh mẽ ủng hộ mơ hình có BIC thấp hơn, 6 – 10: bằng chứng mạnh, 2 – 10
bằng chứng ủng hộ, 0 – 2: bằng chứng yếu. Sự giảm BIC ít nhất bằng 2 được coi là
ngưỡng phù hợp để quyết định lựa chọn mơ hình có BIC thấp hơn. Trị số AIC càng
thấp, mơ hình khớp dữ liệu càng tốt [59]. Chỉ số BIC được cho là phù hợp hơn nếu
dữ liệu hạn chế [59].
Trong đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố dự đoán, mơ hình thêm yếu tố dự
đốn và mơ hình cơ bản trước đó sẽ được so sánh nhằm xác định yếu tố có ý nghĩa
để giải thích sự dạo động của thông sô tương ứng hay không. Test thống kê được sử
dụng là Likelihood Ratio. Trong đó hai mơ hình bao gồm: mơ hình chứa yếu tố dự
đốn quan tâm, mơ hình cơ bản sẽ được so sánh hai chỉ số -2LL tương ứng. Tủy vào
độ chênh lệch giữa hai mơ hình mà mức chênh lệch -2LL có ý nghĩa thống kê khác

14


nhau. Bảng 1.2 tóm tắt giá trị ∆-2LL tối thiểu cần có để có thể đạt được ý nghĩa
thống kê tương ứng với các bậc tự do khác nhau.
Bảng 1.2. Ý nghĩa thông kê của test likelihood ratio

Df = 1
Df = 2
Df = 3

Một số chỉ số thống kê khác bao gồm:
-

-

Các chỉ số liên quan đến ước tính thơng số: sai số chuẩn khi ước tính
thơng số (standard error, SE), sai số chuẩn tương đối khi ước tính thơng
số (relative standard error, RSE), mức độ dao động thông số (coefficient
of variation, %CV).
Các chỉ số liên quan đến nồng độ dự đoán quan sát: sai số dự đoán
(prediciton error, PE), sai số dự đốn trung bình (mean prediction error,
ME), trung bình tổng bình phương sai số dự đốn (mean square error,
MSE), căn bậc hai tổng bình phương sai số dự đốn (root mean square
error, RMSE). Với cơng thức như sau:
=

=

1.4. Các nghiên cứu về dược động học quần thể của pyrazinamid ở bệnh nhân
lao
Đa số các nghiên cứu đều sử dụng mơ hình cấu trúc một ngăn là mơ hình mơ
tả dược động học của PZA. Q trình hấp thu mô tả qua ngăn chuyển tiếp được áp
dụng rộng rãi hơn và cho kết quả khớp với thực tế hơn so với mơ hình hấp thu bậc 1
đơn thuần. Các nghiên cứu với cỡ mẫu chủ yếu dưới 100 bệnh nhân, được thực hiện
tại châu Phi.
Giá trị thể tích phân bố (V) và độ thanh thải (CL) khác nhau ở nhóm bệnh nhận
trẻ em và người lớn, và tương đối giống nhau trong từng nhóm. Nghiên cứu của
Chirewah và cộng sự trên 61 bệnh nhân lao có mắc kèm HIV năm 2017 cho kết quả
V/F = 43.2 L, CL /F = 3.35 L/h, với sinh khả dụng được giả định bằng 1 [27]. Tại Châu
Phi, một nghiên cứu trên bệnh nhân lao mắc kèm HIV trên 18 phụ nữ ở Nam