抗菌薬

PK-PD理論は抗菌薬の投与設計に有用!ポイントをサラッと解説

PK-PD理論とは何なのか?

何やらむずかしそうで、とっつきにくいイメージ。
敬遠している人も多いのでは?

でも、ポイントだけを押さえておけば、そんなに難しくないーー。

・抗菌薬の投与設計、医師とのコンサルテーションなど活用できる場面も多いので、ぜひ身につけておきたい知識です。

今回のテーマはPK-PD理論。抗菌薬の投与設計に使える知識と考え方について、ポイントをサラッと解説します。

PK-PD理論とは?

PK-PD理論とは?

・薬物動態(pharmacokinetics:PK)
・薬力学(pharmacodynamics:PD)

上記を組み合わせた理論で、抗菌薬の効果を評価するためのもの。

抗菌薬の効果を高めるには、どのような投与方法が最適なのか?を考えるときに、必要になるのがPK-PD理論です。

PK=薬の投与方法と血中濃度推移の関係

抗菌薬を投与すると、以下の過程を経ます。

  • 吸収(Absorption)
  • 分布(Distribution)
  • 代謝(Metabolism)
  • 排泄(Excretion)

いわゆるADMEというものですね。

投与量や投与回数などによって、描かれる血中濃度曲線が変わります。たとえば、1回投与と分割投与では血中濃度の推移も違いますよね。

薬の用法用量によって、血中濃度推移がどのように変化するのか?その関係性に注目したのがPKです。

血中濃度の推移をあらわすPKパラメータは以下のとおりです。

PKパラメータ

・Cmax…最高血中濃度
・AUC…血中濃度曲線下面積
・T1/2…半減期……など。

添付文書にも書いてあるお馴染みの項目ですね。

PD=薬の濃度と作用の関係

投与された薬は体の中に入って薬効を発揮します。(副作用の場合もありますが…)

抗菌薬の薬効といえば抗菌力ですね。

抗菌薬の濃度によって、細菌に対する抗菌力の強さがどのくらいなのか?薬剤濃度と抗菌活性の関係に注目したのがPDです。

PDパラメータ

・MIC:最小発育阻止濃度(Minimum inhibitory concentration)

抗菌薬が細菌の増殖を抑えることができる最小濃度です。数値が低いほど抗菌活性が強いことを意味します。

PK-PDパラメータを理解する

抗菌薬の効果を評価するために欠かせないPK-PDパラメータ。
以下の3つを覚えておきましょう。

  1. TIME above MIC
  2. Cmax/MIC
  3. AUC/MIC

①TIME above MIC(TAM)

投与間隔においてMICを超えている時間の割合

単位は%です。たとえば、8時間の投与間隔で、そのうち4時間MICを超えているならTAMは50%と計算します。

投与設計のポイント

TAMが上昇すれば、抗菌薬の効果も強くなる!

1日投与量が同じなら、投与回数を頻回にした方が、TAMは増えるので抗菌力もアップします。

1日投与量が2gだったら、通常1g×2よりも、0.5g×4の方がTAMが上昇。高い効果が期待できます。1日用量が同じなら、4回分割投与の方が効果的です。

TAMを有効性の指標とする抗菌薬の場合、MIC以上の濃度を長く維持できる頻回投与が推奨されてます。(あとで紹介しますね^ ^)

TIME above MICを効果の指標とする抗菌薬は、濃度を長時間維持すべく、頻回投与が効果的!

②Cmax (Cpeak) / MIC

最高血中濃度がMICに比べて、どのくらいの割合?

単位はありません。最高血中濃度はMICの何倍か、をあらわしています。

Cmaxは点滴終了時の最高血中濃度のこと。

Cpeakはそのあと、組織への分布が完了した時点(点滴開始1時間後が目安)の濃度。値にばらつきが出やすいCmaxの代わりに、TDMではCpeakを用いることが多いです。

たとえば、Cpeakが10mg/mL、MICが0.5mg/mLだとするとCpeak/MICは20になります。

投与設計のポイント

Cmax/MICが上昇すると、効果も増強する!

1日投与量が同じなら、まとめて1回で投与した方がCmax/MICは上昇します。

代表的な薬剤であるレボフロキサシン。1日3回に分けるより、1回にまとめて投与した方が効果が高いですよね。

Cmax/MICと臨床効果が相関する抗菌薬は、投与回数を増やすより、1回量を増やした方が良い。投与設計時のポイントです。

Cmax/MICを効果の指標とする抗菌薬は、最高血中濃度をできるだけ高く、1回量アップが効果的!

③AUC/MIC

AUCがMICに比べて、どのくらいの割合?

24時間の総AUCをMICで割った値です。こちらも単位はありません。

たとえば24時間のAUCが400mg/L、MICが1.0mg/Lの場合にはAUC/MICは400になります。

投与設計のポイント

AUC/MICが上昇すると、効果も増加する!

AUCは1日投与量と比例するので、臨床効果は1日投与量が多いほど高くなります。

1日投与量が同じなら、1回にまとめても、分割しても効果は同じです

たとえば、バンコマイシンの1日用量が1gだったら、0.5g×2でも、1g×1でも効果は変わりません。患者さんの利便性や副作用などを考えて、どちらかを選択します。

AUC/MICを効果の指標とする抗菌薬は、薬剤暴露量を増やす、1日量の増加が効果的!

PAE:post-antibiotic effect

PK-PDを活用した抗菌薬の投与設計。合わせて知っておきたい指標がPAE(post-antibiotic effect)です。

抗菌薬の濃度がMIC以下になっても、抗菌活性が持続する効果のことをPAEといいます。

ほとんどの抗菌薬は、グラム陽性球菌に対してPAEが認められます。

PAEの強い抗菌薬といえば、以下の2種類です。

  • アミノグリコシド系
  • フルオロキノロン系

グラム陽性球菌はもちろん、グラム陰性桿菌にも認められます。MIC以下の濃度になっても効果が続く抗菌薬です。

一方、βラクタム薬はグラム陰性桿菌には認められません。MIC以下にならないように濃度を維持するのが基本です。

PAEの有無も投与設計に必要な知識なので覚えておきましょう。

濃度依存性と時間依存性に分けて理解する

臨床でよく使う抗菌薬の分類方法です。抗菌作用の特性から、2種類に分けることができます。

  • 効果と薬剤濃度が相関する【濃度依存性】
  • 効果と薬剤接触時間が相関する【時間依存性】

さらに、PAEの有無を加味して3タイプに。

  1. 濃度依存性(PAE+)
  2. 時間依存性(PAEー)
  3. 時間依存性(PAE+)

それぞれの分類と抗菌薬の種類を見ていきますね。(今回の記事のポイント♪)

①濃度依存性、PAEあり

濃度を上げるほど効果がアップ、長い持続効果が期待できます。

PK-PDパラメータがCmax/MICのタイプです。

いわゆる濃度依存性の抗菌薬と呼ばれるもの。濃度依存性なので、Cmaxを上昇させるために、1回量を増やすのが効果的です。

PAEにより効果も長時間続きます。MICを超える濃度を維持しなくてもよいので、分割投与も必要ありません。

とにかく1回投与量を多くする!
これが、投与設計時に意識すべきポイントですね。

抗菌薬の種類(濃度依存性、PAEあり)

濃度依存性の代表的な薬剤は、以下の2種類です。

  • フルオロキノロン系
  • アミノグリコシド系

レスピラトリーキノロンといって、呼吸器感染症に高い有効性を示すのが、レボフロキサシン、ガレノキサシン、モキシフロキサシンなどです。PK-PD理論を考慮した1日1回型の製剤ですね。

アミノグリコシド系は多くの添付文書で複数回投与が記載されています。基本的にはどちらの投与方法もOKですが、PK-PDに配慮した1日1回投与は、トラフ値(最小血中濃度)を低下させるので副作用を軽減できるメリットがあります。

濃度依存性(PAEあり)の抗菌薬は、Cmax/MICと効果が相関する。1回量を増やすことを意識!

②時間依存性、PAEなし

頻回投与で効果アップ、持続効果は短いタイプです。

PK-PDパラメータは、TIME above MIC(TAM)

いわゆる時間依存性に効くクスリで、PAEがない方です。

時間依存性なので、1回投与量を増やすより、分割投与でこまめに投与するのが効果的。PAEによる持続効果がないので、いかにMIC以上の濃度を保てるかがカギになります。

こまめに投与を繰り返す!
これが投与設計時のポイント。点滴速度をゆっくりに、時間をかけて投与する工夫もありです。

ただし、分割投与にも限界が…。
1回量が減りすぎると、組織移行性が担保できなかったり、MICに到達できなくなることもあります。その時には、1回量を増やさないといけません。

抗菌薬の種類(時間依存性、PAEなし)

時間依存性の抗菌薬、代表的な薬剤は以下です。

  • ペニシリン系
  • セファロスポリン系
  • カルバペネム系
  • モノバクタム系

一般的によく使われるクスリのラインナップですね。

「1回1gを1日2回投与」という指示!
とくにβラクタム薬、カルバペネム系薬などの処方が多く、気になります。

PK-PD理論を無視した投与法では十分な効果が期待できません。腎機能低下例を除き、できる限り分割投与を提案したいものです。

重症感染症や耐性菌の場合には、通常量ではMIC以上の濃度を維持することが難しいので、1回量を増やしつつ、高用量投与が必要になります。

たとえば、下記です。

  • スルバクタム/アンピシリンでは12g分4
  • メロペネムでは3g分3……など

時間依存性(PAEなし)の抗菌薬は、TIME above MICと効果が相関する。頻回投与を意識!

③時間依存性、PAEあり

1日量を増やすと効果アップ、長い持続効果が期待できます。

PK-PDパラメータはAUC/MICのタイプですね

もう片方の時間依存性で、PAEがある方です。

効果はAUCに相関するので、1日投与量を増やすのが効果的。時間依存性なので、まとめて投与するよりは分けた方がいい。でも、PAE効果もが認められるので、それほど分割回数にこだわらなくても大丈夫です。

結局のところ、どちらでも良い
1回でも2回でも効果は変わりません。

できれば、1回にまとめた方が、利便性が良いと思います。複数回の投薬はコンプライアンスの低下を招く可能性があるし、点滴では頻回の穿刺、体動制限など患者さんの負担も増えるからです。

基本的には、利便性や副作用、コストなどを考慮して投与回数を決定します。

抗菌薬の種類(時間依存性、PAEあり)

代表的な薬剤は以下のとおりです。

  • バンコマイシン
  • テトラサイクリン系
  • マクロライド系(クラリスロマイシン、アジスロマイシン)
  • リゾネリド

バンコマイシンはできるだけ回数を減らします。添付文書では成人の場合、分2又は分4と書いてるけど、効果は1日暴露量と相関するので、分割回数が多くても少なくて変わりません。

トラフ値が高くなると副作用が起こりやすくなるので、分1〜分2で投与するのが一般的です。

ジスロマックSRは、PK-PD理論をもとに開発された薬剤で、2gを1回投与するだけで高い効果が持続します。(※販売中止予定です)

時間依存性(PAEあり)の抗菌薬は、AUC/MICと効果が相関。1日投与量を増やすことを意識!投与回数は利便性、副作用、コストを考えて決定!

まとめ

最後にまとめておきますね。

抗菌薬の処方設計に欠かせないPK-PD理論。

ポイントは以下のとおりです。

  • PK-PDは薬物動態(pharmacokinetics:PK)と 薬力学(pharmacodynamics:PD)
    を組み合わせた理論、抗菌薬の効果を最大化させるために必要な考え方。
  • PKは、用法用量と血中濃度推移の関係。パラメータは、Cmax(最高血中濃度)、AUC(血中濃度曲線下面積)、T1/2(半減期)
  • PDは、薬剤濃度と作用の関係。パラメータはMIC(最小発育阻止濃度)
  • PK-PDパラメータは3種類。
    ①TIME above MIC(TAM)  ②Cmax/MIC  ③AUC/MIC
  • 濃度依存性と時間依存性に分けてPK-PDパラメータと効果的な投与方法を覚えておこう
    ①濃度依存性(PAEあり)…Cmax/MIC、とにかく1回投与量をアップ!
    ②時間依存性(PAEなし)…TIME above MIC、こまめに繰り返し投与!
    ③時間依存性(PAEあり)…AUC/MIC、1日投与量を増やす、投与回数はケースバイケース!

★ ★ ★ ★ ★

今回はPK-PD理論をテーマに、抗菌薬の投与設計に使える知識と考え方について押さえておきたいポイントを解説しました。

抗菌薬の問い合わせや相談は多いです。PK-PD理論は薬剤師が得意とするところ。効果的な抗菌療法をサポートするためにぜひ、身につけておきましょう♪

最後まで読んでいただきありがとうございます。

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