盐酸环丙沙星片(【案例揭秘】速释口服固体制剂BE豁免研究专题-盐酸环丙沙星)

盐酸环丙沙星片

编者语：我们微信公众号发布了多篇案例揭秘,每一篇翻译稿都凝结了同行的汗水，内容丰富信息量大，需要大家花时间仔细阅读和品味。今天我们开辟一个新的专题BE豁免专题研究，给大家分享一个289品种的环丙沙星豁免情况研究，虽然结论是不能豁免，但是通过本案例的分析大家可以清楚的看到作者的逻辑推理过程，这种详细的研究态度和认真的程度值得我们学习。希望本文能对我们开展的一致性评价工作起到重要的参考作用。原文出处见下面截图

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速释口服固体制剂BE豁免专题-盐酸环丙沙星
作者：M.E. OLIVERA1,R.H. MANZO1, H.E. JUNGINGER2, K.K. MIDHA3,V.P. SHAH4, S. STAVCHANSKY5, J.B. DRESSMAN6,D.M. BARENDS7
1.Faculty of Chemical Sciences, Pharmacy Department,CONICET, National University of Co′rdoba, Co′rdoba,Argentina
2.Faculty of Pharmaceutical Sciences, Department ofPharmaceutics, Naresuan University, Phitsanulok,Thailand
3.University of Saskatchewan, Division of Pharmacy, Saskatoon, Saskatchewan,Canada
4.International Pharmaceutical Federation FIP, The Hague, TheNetherlands
5.Pharmaceutics Division, Collegeof Pharmacy, Universityof Texas at Austin, Austin, Texas
6.Institute of Pharmaceutical Technology, J.W.Goethe University,Frankfurt,Germany
7.RIMV – National Institute for Public Health and theEnvironment, Bilthoven, TheNetherlands
Received 3 January 2010; accepted 5 May 2010
Published online 2 July 2010 in Wiley Online Library(wileyonlinelibrary.com). DOI 10.1002/jps.22259
作者单位：
1科多巴国立大学化学系，阿根廷科多巴
2那黎宣大学药学系制药科学专业，泰国彭世洛
3萨斯喀彻温省大学药学院，加拿大萨斯喀彻温省
4国际医药联合会FIP，荷兰海牙
5德克萨斯大学药学院药学系，得克萨斯州奥斯汀市
6歌德大学制药技术研究所，德国法兰克福
7 RIMV – 国家公共卫生与环境研究所，荷兰比尔特霍芬
2010年5月收稿，2010年5月接受
2010年7月2日刊载于Wiley Online Library (wileyonlinelibrary.com). DOI 10.1002/jps.22259
 
摘要
本文为含盐酸环丙沙星为唯一活性药物成分（API）的速释口服固体制剂（IR）生物等效性实验能否准予豁免的文献数据综述。综合考虑盐酸环丙沙星的溶解性、渗透性、用途和治疗指数、药代动力学、辅料相互作用和报道的BE或生物利用度（BA）。溶解性和BA数据表明盐酸环丙沙星属BCS分类中的IV类药物。因此，新的仿制药产品或已批准药品的生产放大和批准后的改变（变更），基于BCS考虑，不推荐豁免含有盐酸环丙沙星的速释固体口服制剂的生物等效性试验。
?2010Wiley-Liss, Inc. and the American Pharmacists Association JPharm Sci100:22–33, 2011
关键词：吸收;生物药剂学分类系统（BCS）;环丙沙星;溶出;渗透性;监管科学;溶解度 
国际药物联合会FIP，BCS和生物等效豁免特殊兴趣小组项目，www.fip.org/bcs。本文反映了作者的科学观点，而不是管理机构和国际药物联合会（FIP）的监管政策。
通讯作者： Dirk M.Barends (电话: 31-30-2744209;传真: 31-30-2744462; E-mail: dirk.barends@rivm.nl)
 
介绍
本文为一水合盐酸环丙沙星生物等效豁免专题，基于文献数据，介绍了一水合盐酸环丙沙星的生物药剂学性质和含环丙沙星的速释（IR）固体口服制剂体内生物等效性豁免的风险，包括改剂型产品和新仿制药。本系列专题的目的和范围在之前已经讨论过1。简单来说，本研究的目的是根据文献来源的数据，从生物药剂学和公共卫生的角度评估生物等效豁免的适用性。可在FIP网站上跟踪本系列研究的进展，并获取相关专题。
（http://213.206.88.26/www2/sciences/index.php?page=pharmacy_sciences&pharmacy_sciences=sciences_bioavail_groupbcs）
 

实验
采用关键词“环丙沙星”和“盐酸环丙沙星”，在PubMedCentral和Scirus上进行搜索，并联合如下词汇：吸收、生物利用度（BA）、生物等效性（BE）、溶出度、辅料、分配系数、渗透性、药代动力学、多晶型、口服和溶解度。尽可能使用原始文献，为了完整性或无法找到原始文献，也使用二次来源的数据。
结果
一般特性
名称
环丙沙星（Ciprofloxacin）（INN），结构如图1所示。

图1、环丙沙星结构
适应症和治疗指数
环丙沙星为氟喹诺酮类广谱抗感染药，已在100多个国家获得批准用于治疗14种感染，特别是尿路感染，如急性并发症性膀胱炎和慢性细菌性前列腺炎，以及下呼吸道感染2,3。最常见的不良反应包括恶心、呕吐、腹泻、腹痛、皮疹、头痛和烦躁不安4。罕见过敏反应也已有报道，例如荨麻疹和过敏反应。严重的不良反应包括药物诱发的精神病、免疫原性超敏反应、周围神经病变、颅内压升高、癫痫发作、腱炎、创伤性或非创伤性腱断裂4。急性肾衰竭也被报道，主要与过量服药相关5,6，但偶有在治疗方案内环丙沙星剂量发生7,8。由于其效力、广谱活性和一般安全性，环丙沙星通常被保留作为治疗抗生素耐药性感染的最后一种药物3。
化学性质
盐，异构体和多晶型物
美国药典（USP）9收载有盐酸环丙沙星，欧洲药典（EP）10收载盐酸环丙沙星无水物。盐酸盐和游离碱均具有正常的治疗用途。已有报道环丙沙星和金属形成的络合物，但不作为常规治疗使用11-13。没有多晶型和立体异构体的报道。
解离常数
环丙沙星是两性离子化合物，含有两个质子结合位点。在37℃，pKa1和pKa2的值分别为6.2和8.5914。在25℃时，pKa值为6.8和8.73-8.7615,16。
分配系数
有报道称环丙沙星在正辛醇/pH7.0缓冲溶液的分配系数（log P）为-0.94（37℃）16，-1.45（温度未知）14和-1.70（25℃、pH7.2）17。类似地，使用Clog P?软件（基于原子对亲脂性贡献的碎片化方法）计算出的Clog P值为-1.15，log P值为1.32，均低于高渗透模型药物美托洛尔的对应值1.35（Clog P）和1.72（log P）18。
溶解度
与其他氟喹诺酮类药物一样，环丙沙星是两性离子，呈现出“U”形的pH-溶解度曲线，在pH值低于5和10以上具有高溶解度，而在接近等电点时溶解度最低，此时pH接近于中性。USP9报道了盐酸环丙沙星在非缓冲溶液中最终pH呈酸性。在pH 6.8和7.5磷酸盐缓冲液（37℃）中的溶解度已有报道19。有文献报道了盐酸环丙沙星在25℃时的几种pH-溶解度曲线20-22。常规片剂规格范围的溶解度数据和相应的剂量：溶解度比值（D/S）总结在表1中（见下）。环丙沙星的固有溶解度，即中性形式的溶解度也已在不同温度下测定14,23。
表1盐酸环丙沙星的溶解度及对应三种常用片剂规格的D/S比值

a环丙沙星碱基（mg）
b临界值≤250ml76-78
c世卫组织基本药物目录的最大规格。
剂型规格
盐酸环丙沙星的剂量和规格以其碱基表示24。世卫组织推荐的环丙沙星（盐酸盐）剂量为250mg25。在阿根廷上市的盐酸环丙沙星片规格有100、250、500和750mg（以环丙沙星计）26。在大多数其他国家，这些规格也已经注册;见表227-36。
表2.盐酸环丙沙星速释固体口服固体药物产品中的辅料，
在德国（DE），丹麦（DK），芬兰（FI），法国（FR），荷兰（NL），挪威（NO），西班牙（ES），瑞典（SE），英国）和美国（US）上市，以及在美国上市速释口服固体药物单剂量产品中辅料的最小和最大量

药代动力学性质
生物利用度
已有数人对环丙沙星的BA进行研究。12名健康志愿者，口服给予200mg的剂量，随机、交叉设计，1周间隔期和10分钟静脉输注给药（i.v.）。本品吸收迅速，达峰时间为0.71±0.15h。绝对BA（定义为口服与静脉注射给药算得从0h到无穷曲线下面积（AUC0-∞）的比值）为69％±7％37。另有研究表明，单次口服给予500mg后的AUC与单次静脉注射给药400mg超过60分钟，AUCoral/AUCi.v结果为0.74±0.03;绝对BA为56％38。其他工作人员测定了环丙沙星口服给药50mg、100mg和750mg以及50mg、100mg静脉注射给药15分钟以上的药代动力学参数39，用生物测定法测定血液和尿液浓度，口服50mg和100mg后绝对BA分别在77±16％和63±15％。当环丙沙星0.1g为标准参照时，口服给药后750mg的Cmax和AUC0-∞小于口服给药50或100mg（p<0.05），较高的剂量呈现吸收延迟39。
其他研究者发现口服给予环丙沙星200mg和750mg的平均BA几乎相同（69.0％和69.1％）。然而，与200mg剂量相比，750mg剂量的BA可明显观察到更多变化。750mg剂量的tmax显着长于200mg剂量（1.38h对0.69h）。此外，以750mg剂量为标准的Cmax明显高于较小剂量（4.4mg/ml对3.0mg/ ml）40。这种变异可能是在较大剂量下观察到较慢的吸收速率常数以及胃肠蠕动和血液流动的改变导致的。在较大剂量下的吸收延迟和BA的变异性最有可能和750mg片剂与200mg片剂的崩解/溶出速率的差异相关。
Tartaglione等41报道了按250mg、500mg、750mg和1000mg顺序增加口服剂量后平均Cmax和AUC值按比例增加。有趣的是，他们观察到，他们的吸收相数据拟合接近零级方程，推测吸收是限速步骤，从而导致吸收看似零级。这可能是由于体内溶出问题导致。由于环丙沙星是一种两性离子药物，可能以被动扩散吸收，肠道pH变化使得十二指肠和近端空肠快速吸收，而肠道远端的吸收降低41。其他研究者42在单次口服给药100mg、250mg、500mg或1000mg后，采用HPLC方法未检测到环丙沙星动力学中的剂量不成比例。然而，没有其他关于剂量比例问题的确切报道定。
除了延长达峰时间Cmax外，在所查阅的文献报道中没有明显的药食相互作用43,44，虽然当施用含钙的橙汁或乳制品时观察到BA的显著降低45,46。
环丙沙星和其他喹诺酮药物可与阳离子如铝、镁、钙、铁和锌螯合。临床相关的环丙沙星和金属阳离子间相互作用已被广泛报道47-49。尽管这种相互作用的生物机制尚不清楚，但最近的报告清楚地表明，金属阳离子不影响氟喹诺酮的溶解度，若有影响，溶解度是增加的。因此，当环丙沙星与金属离子合并给药时，不用以溶解度的降低解释BA的降低50。
分布和消除
环丙沙星可在全身广泛分布。胆汁，前列腺组织，牙龈液和肺组织中的渗透率高于血浆中的浓度42,51-54。有报道100mg和200mg剂量的分布容积分别为2.27和2.44 L/kg55。环丙沙星通过肾脏和非肾脏两种机制消除。环丙沙星血清清除率的1/3到1/2是非肾脏机制所致。有四种代谢物已被表征。代谢物抗菌活性较低，通常是母体药物活性的1/4至1/256。当静脉内剂量范围为100至200 mg时，环丙沙星的消除半衰期为3-4小时,在该剂量范围内，环丙沙星的药代动力学与剂量无关57,58。
然而，口服给药后，Tartaglione41观察到随着剂量从250mg增加到1000mg，半衰期明显有增加趋势，认为可能的解释是由于pH依赖性现象以及较高剂量缓慢的连续吸收。这个假设也得到尿液回收数据的支持，因为他们发现给药后1000mg出现排泄量较少。Plaisance等40得到类似的结果。
吸收和渗透性
没有进行过人体空肠灌注研究。四例健康男性，使用特殊的药物释放装置（hf-胶囊）（译者注：hf-胶囊，为遥控药丸，通过射频信号触发，定点释放药物），使环丙沙星（180mg）-甜菜碱在胃、空肠、回肠和升肠释放，测定AUC，研究环丙沙星在人体胃肠道不同部位的吸收。对照组直接口服环丙沙星溶液，AUC为100%，空肠释放AUC为37%，回肠释放AUC为23%，升肠释放AUC为7%，降结肠释放AUC为5%；上述数据间有显著性差异。环丙沙星在胃部释放AUC最大，为140%。基于此，作者认为，环丙沙星主要在胃肠道上部吸收，直至空肠59。不过，环丙沙星在胃之外的其他肠道区域不能完全溶解，可能是主要原因。使用以前验证过的体外Caco-2方法测定环丙沙星的渗透性60。美托洛尔和阿替洛尔分别作为高渗透和低渗透的参照物，拉贝洛尔作为肠道高渗透的参照物。环丙沙星的渗透性低于拉贝洛尔、接近阿替洛尔60，因此环丙沙星不属于高渗透性。
有几个关于环丙沙星大鼠肠道通透性的报告。普遍认为，环丙沙星通过被动扩散吸收并可能经肠分泌61-63。不过，环丙沙星经肠分泌的量对环丙沙星的总体吸收没有影响64-66。
与文献报道Caco-2法测得数据相似，以大鼠小肠并排扩散室测定环丙沙星从粘膜侧到浆膜侧的渗透性，环丙沙星的渗透性比低渗透性标志物荧光素要低62。
在Caco-2细胞和大鼠肠中估计的环丙沙星渗透性值总结于表3。
  
表3、环丙沙星的渗透性

所有数据为：±SD
aC0环丙沙星在供体侧的初始浓度
b粘膜至浆膜的渗透性
c浆膜至粘膜的渗透性
d Papp（S→M）/ Papp（M→S）
e美托洛尔：M→S  Papp（×106）=29.88±3.17cm/s，阿替洛尔：M→S  Papp（×106）=1.86±0.47cm/s，拉贝洛尔：M→S  Papp（×106）=18.05±1.90cm/s
f细胞外渗透性标志物. Papp（×106）~3-5cm/s
药物制剂性能
生物等效性
统计了来自8个不同供应商的环丙沙星IR片剂BE研究，规格250mg67,68、500mg69-72和750mg73,74。未给出试验制剂的具体组成。所有实验中参比制剂均为原研品（Ciproxin?，拜耳）。14-28例健康志愿者，空腹，交叉给药。采集给药后12-32h的血浆样品。药代动力学参数AUC0-t，AUC 0-∞和Cmax经log对数转化后评价BE。试验制剂与参比制剂的90%置信区间的几何平均比值在可接受BE范围0.80-1.25，符合FDA75、WHO76和EMA77的BE标准。采用USP方法，比较试验制剂和参比制剂的体外溶出曲线，二者间无差异78。没有品牌药和FDA批准的仿制药生物不等效的报道。
辅料
某些国家批准上市（MA）的IR盐酸环丙沙星片使用辅料情况见表2。
溶出
USP32盐酸环丙沙星片专论中，溶出度检查方法为：以0.01N HCl 900ml为溶出介质，桨法，50rpm，经30min取样，溶出量不低于80%（Q）9。汇总几个不同剂型的体外溶出比较研究。用篮法研究了来自中国商业市场的九个不同生产商的盐酸环丙沙星片和胶囊。所有产品45min累积溶出量>75%。但是，因为方差多变量分析，当转化为Weibull函数时，并不是所有的溶出曲线符合f2相似因子，显示出明显的统计学差异。
近期，有报道商业250mg盐酸环丙沙星片在pH6.8磷酸缓冲液中的溶出曲线79。120min内没有溶出不完全，最大的可能是因为盐酸环丙沙星在该pH下溶解度有限。
在0.1N醋酸和pH7.4磷酸盐缓冲液中测定6种商业品牌盐酸环丙沙星片（250mg）的溶出曲线80，实验结果用于预测BA情况81。6个品牌的产品在两种介质中溶出差别较大，尤其是在0.1N醋酸中，5个产品30min溶出量在60~75%，而另一种溶出量低于40%。该结果显示可能5个品牌产品生物等效，而另一个产品不等效81。但并没有经过体内BE研究证实。另一项研究，报道尼日利亚上市的7个品牌盐酸环丙沙星片与原研制剂在不含酶的模拟胃液（SGF）和模拟肠液（SIF）中的体外溶出，预测体内BA82。实验结果同样差别较大。SGF中溶出显示可能有4个品牌产品与原研制剂生物等效，而SIF中的溶出显得更有区分力，因为在前述4个品牌中仅有2个与原研制剂可能生物等效82。同样，该研究结果未经过体内BE验证。
讨论
溶解性
盐酸环丙沙星在酸性条件下为高溶解度，在肠道pH条件如6.8和7.5，溶解度很低。表1列出了不同规格环丙沙星片的D/S比值。根据FDA75，如果在37℃，pH1.0~7.5范围内，D/S比值小于250ml，定义为高溶解度；WHO76的pH范围是1.2~6.8，EMEA77的pH范围为1~8，尤其是在pH1.0、4.6和6.8。尽管大部分报道的数据是25℃测定结果，不是37℃，很容易确认盐酸环丙沙星不是高溶解度。
渗透性
FDA定义的高渗透性为吸收剂量不低于90%75。WHO指南的限度为吸收剂量不低于85%76。当前的EMEA指南不太准确。申明：“线性和完全吸收为高渗透性，尽量降低IR剂型对BA的影响”77。关于是否为线性：数据存在冲突。有的作者报道，AUC、Cmax和/或tmax与剂量不成线性39-42。而另外几个作者在单次给药的环丙沙星动力学实验中不能检测是否与剂量成比例。
据指南修订草案，吸收量≥85%为高渗透性83。数据表明，环丙沙星的人体吸收略低于限度值。环丙沙星大鼠空肠灌注测得的渗透性数据高于Caco-2测得数据，但仍低于人体回肠高渗透性的限度值（2×10-4cm/s）84。Caco-2单层药物转运，APIs为高渗透性的限度值为Papp=10-5cm/s，可保证吸收分数高于95%85。同样，Rinaki等86认为高渗透性的限度值为Papp2×10-6~10-5cm/s。
其他人研究表明，Caco-2模型的Papp限度值2×10-6cm/s吸收率相当于100%87。表3中的个别结果刚刚超过该限度值，其他均达不到。通常以美托洛尔作为渗透性的限度值参照物，环丙沙星的ClogP和logP均低于美托洛尔18。综合所有的证据，盐酸环丙沙星不属于高渗透性。
BCS分类
溶解度、口服吸收和渗透性数据表明环丙沙星为BCSⅣ类。Lindenberg等88将环丙沙星临时分类为BCS II /IV。类似地，Breda等人79将环丙沙星分为BCS IV。吴等人根据药物的代谢特征，将环丙沙星归属为基于药物体内分布的生物药剂学（BDDCS）分类IV89。其他有将环丙沙星归为BCSⅢ类，是基于其25℃非缓冲液中的溶解度，这不符合BCS指导原则90。
辅料和/或生产变异方面的风险
令人惊讶的是，环丙沙星作为BCSIV类药物，没有任何生物不等效或不符合BE标准的报道a[a生物不等效（Bioinequivalence）意味着一个或多个BE属性（AUC，Cmax，Tmax）的置信区间完全超出其监管接受范围，而不符合BE标准的失败意味着一个或多个 BE属性并未完全落入其监管接受范围之内91]。另一方面，有8项研究报告了研究的制剂生物等效，且已经有172个药物已经被批准上市。极有可能，172个药物并不是172个不同处方，因为有的药物在不止一个国家上市。同样，不能理所当然的认为每一个药物均能通过与原研制剂的体内BE实验。理论上，有的申请只提供书面申请而未进行BE实验；也有一些可能未通过BE实验，而是通过临床试验证明这种BA的差异对临床疗效没有影响。
总之，平衡考虑这172个药物的各项因素，如不同的组成、均已经批准上市、可能在多个国家上市，推断IR盐酸环丙沙星口服固体制剂的辅料和生产工艺不同引起生物不等效的风险很低。
体内BE的替代技术
USP32盐酸环丙沙星片体外溶出实验使用稀酸9。这种酸性介质区分力较差，怀疑该方法能否保证批与批间生物等效。可以预期，用盐酸环丙沙星溶解度更低的pH介质进行溶出，结果更具有区分力。但尚无证据证明这种假设的正确性。此外，目前还没有监管可接受的替代技术，能够预测渗透性引起的生物等效性差异。
生物不等效相关的患者风险
环丙沙星具有较宽的治疗指数。阿根廷卫生管理局将环丙沙星分类为低健康风险药物，意味着治疗窗口外的血浆浓度引起的不良反应不是很严重26。不论如何，环丙沙星仍用于一些关键的适应症，如多药耐药性结核病。考虑这一因素，德国监管机构过去将环丙沙星分类为不可豁免生物等效实验的API92。BA不合格产品产生亚治疗水平可能增加环丙沙星耐药菌的出现。因此，使用AUC或Cmax生物不等效药物治疗危及生命的感染，导致血浆水平达不到治疗水平，这种风险不可接受。
结论
盐酸环丙沙星是一种BCS IV类药物。FDA75、WHO76、和EMEA77指南不允许BCS IV类药物豁免生物等效性实验，因此盐酸环丙沙星IR固体口服制剂不能豁免生物等效性实验。仅使用表3所列的辅料制备的IR药物产品生物不等效的风险较低，尤其是在产品体外溶出曲线（pH1.2、4.5和6.8）相似时。但是保守谨慎考虑，没有生物不等效的制剂和不符合目前的BE标准的制剂的报告可能是出版偏倚引起的。此外，环丙沙星用于一些严重情况的治疗。因此，我们得出结论：新研制的含盐酸环丙沙星IR固体口服制剂，不可以豁免生物等效性实验。已批准产品的变更，如改变生产处方、生产工艺、生产地点和/或生产设备，都应进行BE实验。如果是小的变更，如可以不需要进行体内BE研究。再SUPAC 1级和2级中，FDA描述了这些上市后的变更情况93。EU也有类似的系统94。当对已批准的盐酸环丙沙星固体口服IR药物产品进行变更时，本专题提供的数据（包括已批准上市产品使用辅料列表）可用于评估变更的关键性。

致谢
这项工作得到SECYT（授权号05/C 395114/07）和FONCYT（授权号PIP4858/06）的部分支持。Kik Groot，RIVM 提供表2中信息。
 
参考文献
略

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