Η Φαρμακοκινητική των αντιβιοτικών στην Υπεζωκοτική κοιλότητα. Σταύρος Ελ. Ανευλαβής Επ. Καθ. Πνευμονολογίας Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο θάρκης

Transcript

1 Η Φαρμακοκινητική των αντιβιοτικών στην Υπεζωκοτική κοιλότητα Σταύρος Ελ. Ανευλαβής Επ. Καθ. Πνευμονολογίας Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο θάρκης

2 ΦΑΡΜΟΚΙΝΗΤΙΚΗ Η μελέτη της κίνησης του φαρμάκου στο σώμα Απορρόφηση Κατανομή Μεταβολισμός και Απέκκριση

3 ΦΑΡΜΟΚΙΝΗΤΙΚΗ

4 Φαρμακοκινητική Παράγοντες που την επηρεάζουν Χημική σύσταση και μέγεθος του φαρμάκου Δοσολογία Βαθμός ένωσης με τις πρωτείνες Αλληλεπιδράσεις φαρμάκων Σύσταση του σώματος Ηπατική και νεφρική λειτουργία Η συγκεκριμένη νόσος που θεραπεύεται

5 ΦΑΡΜΟΚΙΝΗΤΙΚΗ Παρακολουθεί την πορεία ενός φαρμάκου στο σώμα στον χρόνο Διαμέσου της συστηματικής κυκλοφορίας το φάρμακο φθάνει στους ιστούς και στα διάφορα όργανα. Η συγκέντρωση στο πλάσμα ή τον ορό είναι αυτή που αντικατοπτρίζει την συγκέντρωση του φαρμάκου στην συστηματική κυκλοφορία

6 ΦΑΡΜΟΚΙΝΗΤΙΚΗ Καθώς η συγκέντρωση ενός φαρμάκου στο πλάσμα αυξάνεται, θα έπρεπε να αυξάνεται και η συγκέντρωση στους ιστούς Ο βαθμός συσχέτισης της συγκέντρωσης στο πλάσμα με την συγκέντρωση του φαρμάκου σε συγκεκριμένες περιοχές όπως π.χ. η υπεζωκοτική κοιλότητα επηρεάζεται από παράγοντες όπως: η ικανότητα του φαρμάκου να περνάει τα μεμβρανώδη φράγματα και επίσης από την αιμάτωση που διέπει την μεταφορά του φαρμάκου σε συγκεκριμένες περιοχές

7 ΦΑΡΜΟΚΙΝΗΤΙΚΗ Όταν ένα φάρμακο εισέρχεται στην συστηματική κυκλοφορία, η διαδικασία της κατανομής και απέκκρισης ξεκινάει αμέσως Η συγκέντρωση του φαρμάκου στο πλάσμα μετά από μία δόση δεν είναι σταθερή, αλλά αλλάζει με τον χρόνο λόγω των παραπάνω διαδικασιών

8 ΦΑΡΜΟΚΙΝΗΤΙΚΗ

9 ΦΑΡΜΟΚΙΝΗΤΙΚΗ (Κατανομή) Μεταφορά του φαρμάκου από το αίμα στα όργανα, τους ιστούς, τα υγρά έως ότου επέλθει ισορροπία στην κατανομή Η ποσότητα του φαρμάκου που παραμένει στο πλάσμα και αυτή που φθάνει στην υπεζωκοτική κοιλότητα κατά την ισσοροπία κατανομής εξαρτάται από παράγοντες όπως: φυσιοχημικές ιδιότητες του φαρμάκου που του επιτρέπουν να περνάει τις μεμβράνες και να συνδέεται στις πρωτείνες καθώς και από χαρακτηριστικά των μεμβρανών

10 ΦΑΡΜΟΚΙΝΗΤΙΚΗ Χρήση μοντέλων διαμερισμάτων για την απλοποίηση της πολυπλοκότητας της κατανομής και απέκρρισης των φαρμάκων Μοντέλο ενός διαμερίσματος Μοντέλο δύο ή και περισσότερων διαμερισμάτων

11 ΦΑΡΜΟΚΙΝΗΤΙΚΗ Μ ο ν τ έ λ ο ε ν ό ς δ ι α μ ε ρ ί σ μ α τ ο ς : Α 0 : π ο σ ό τ η τ α χορηγούμενου φαρμάκου, Α1: ποσότητα φαρμάκου στο σώμα, Κ: σταθερά ρυθμού απέκκρισης

12 ΦΑΡΜΟΚΙΝΗΤΙΚΗ Μοντέλο δύο διαμερισμάτων: Α0: ποσότητα χορηγούμενου φαρμάκου, Α1: ποσότητα φαρμάκου στο σώμα, Κ10: σταθερά ρυθμού απέκκρισης από το σώμα, Κ12: σταθερά ρυθμού μεταφοράς από το κεντρικό διαμέρισμα στο περιφερικό διαμέρισμα, Κ21: σταθερά ρυθμού μεταφοράς από το περιφερικό διαμέρισμα στο κεντρικό διαμέρισμα

13 ΦΑΡΜΟΚΙΝΗΤΙΚΗ (Απέκκριση) Η απέκκριση συνιστάται στην βιοχημική μεταβολή του φαρμάκου στα μεταβολικά του παράγωγα, και στην μεταφορά του φαρμάκου και των παραγώγων του από το αίμα στα ούρα, την χολή και τα κόπρανα Καθώς η κατανομή και η απέκκριση συμβαίνουν ταυτόχρονα μετά την ενδοφλέβια έγχυση του φαρμάκου, ο ρυθμός κατανομής στην αρχή είναι υψηλότερος του ρυθμού απέκκρισης, ενώ όταν ολοκληρωθεί η κατανομή, υπερισχύει η απέκκριση

14 ΦΑΡΜΟΚΙΝΗΤΙΚΗ (Απέκκριση) Πρώτης τάξης απέκκριση: Η ποσότητα του φαρμάκου που απεκκρίνεται από το σώμα σε συγκεκριμένο χρόνο εξαρτάται από την ποσότητα του φαρμάκου που παραμένει στο σώμα Μηδενικής τάξης απέκκριση: Η ποσότητα του φαρμάκου που απεκκρίνεται από το σώμα σε συγκεκριμένο χρόνο είναι ανεξάρτητη από την ποσότητα του φαρμάκου που παραμένει στο σώμα

15 ΦΑΡΜΟΚΙΝΗΤΙΚΗ (Απέκκριση) Η ταχύτητα απέκκρισης ή χρόνος ημίσιας ζωής (t1/2) είναι το χρονικό διάστημα που απαιτείται για την συγκέντρωση του φαρμάκου να μειωθεί στο μισό

16 Φαρμοκινητική στον Υπεζωκότα Η μεταφορά του φαρμάκου στην υπεζωκοτική κοιλότητα επηρεάζεται από: τα τριχοειδή στον τοιχωματικό υπεζωκότα το διάμεσο χώρο του τοιχωματικού υπεζωκότα την υπεζωκοτική κοιλότητα το διάμεσο χώρο των πνευμονών και τα τριχοειδή του σπλαγχνικού υπεζωκότα

17 Φαρμοκινητική στον Υπεζωκότα Η αιματική ροή στον τοιχωματικό και σπλαγχνικό υπεζωκότα γίνεται από την συστηματική κυκλοφορία Τα μόρια των φαρμάκων από την συστηματική κυκλοφορία διαμέσου των τριχοειδών και του διαμέσου ιστού του τοιχωματικού και σπλαγχνικού υπεζωκότα μεταφέρονται στην υπεζωκοτική κοιλότητα Λόγω του μεγαλύτερου πάχους του σπλαγχνικού υπεζωκότα, η μεγαλύτερη μεταφορά φαρμάκου επιτυγχάνεται διαμέσου του τοιχωματικού υπεζωκότα

18 Φαρμοκινητική στον Υπεζωκότα Η διείσδυση των μορίων του φαρμάκου στην υπεζωκοτική κοιλότητα απαιτεί την διέλευση διαμέσου του ενδοθηλίου των τριχοειδών, του διαμέσου χώρου, του μεσοθηλίου που επικαλήπτει τον υπεζωκότα Τα λιποδιαλυτά φάρμακα περνούν άμεσα δια της κυτταρικής μεμβράνης, ενώ τα υδατοδιαλυτά περνούν δια των ενδοθηλιακών ενώσεων Τα ενωμένα με τις πρωτείνες φάρμακα ακολουθούν τον ίδιο δρόμο με την αλβουμίνη

19 Φαρμοκινητική στον Υπεζωκότα Η δίοδος μέσω του διαμέσου χώρου βασίζεται στο μοριακό μέγεθος, βάρος και φορτίο του φαρμάκου Τα φάρμακα που είναι ενωμένα με τις πρωτείνες περνούν γρηγορότερα από τα ελεύθερα Η δίοδος διαμέσου του μεσοθηλίου είναι παρόμοια με αυτή διαμέσου του ενδοθηλίου των τριχοειδών

20 Φαρμοκινητική στον Παθολογικό Υπεζωκότα Η συγκέντρωση υγρού κατά την εξιδρωματική πλευριτική συλλογή οφείλεται σε αυξημένη διαπερατότητα και είτε σε κορεσμό ή απόφραξη των λεμφαγγείων Η φλεγμονή αυξάνει την διαπερατότητα των αγγείων και την διαπερατότητα των μεσοθηλιακών κυττάρων. Άρα πιθανώς, τα επίπεδα των φαρμάκων στην υπεζωκοτική κοιλότητα μπορεί να είναι αυξημένα. Τα χαρακτηριστικά του υπεζωκοτικού υγρού όπως υψηλή συγκέντρωση πρωτεινών, υψηλός πληθυσμός κυττάρων, χαμηλό ph, χαμηλές τιμές γλυκόζης, επηρεάζουν την φαρμακοκινητική των φαρμάκων Ο κορεσμός ή η απόφραξη των λεμφαγγείων αναμένεται να καθυστερεί την κάθαρση των φαρμάκων. Αυτό θα οδηγούσε σε υψηλότερα επίπεδα Cmax, t1/2

21 ΜΕΛΕΤΕΣ ΑΝΤΙΒΙΟΤΙΚΩΝ ΣΤΗΝ ΥΠΕΖΩΚΟΤΙΚΗ ΚΟΙΛΟΤΗΤΑ

22 Antibiotic Levels in Empyemic Pleural Fluid* Lisete R. Teixeira, MD; Scott A. Sasse, MD, FCCP; Maria Antonia Villarino, MD; Tan Nguyen, MD; Maury E. Mulligan, MD; and Richard W. Light, MD, FCCP of patients with empyema. (CHEST 2000; 117: ) 12 New Zealand white Rabbits Table 1 Pleural Fluid Findings in the Various Rabbits Immediately Before Administration of Antibiotics Rabbit No. Antibiotic ph Glucose, mg/dl Culture Result 1 Metronidazole Positive 2 Metronidazole Positive 3 Penicillin Positive 4 Penicillin Positive 5 Clindamycin Positive 6 Clindamycin Positive 7 Ceftriaxone Positive 8 Ceftriaxone Positive 9 Vancomycin Positive 10 Vancomycin Positive 11 Gentamicin Positive 12 Gentamicin Positive

23 Αποτελέσματα

24 Αποτελέσματα

25 Table 2 Summary of Pharmacokinetic Data for the Six Different Antibiotics in the Serum and in the Pleural Fluid* Variables Metronidazole Penicillin Clindamycin Ceftriaxone Vancomycin Gentamicin Dose 37 mg/kg 24,000 U/kg 9 mg/kg 30 mg/kg 15 mg/kg 1 mg/kg Peak serum level, g/ml Peak fluid level, g/ml PF/PS ratio Tmax serum, min Tmax fluid, min AUC PF/serum ratio Διείσδυση *PF pleural fluid; PS pleural serum.

26 Research Pharmacokinetics of Linezolid and Ertapenem in experimental parapneumonic pleural effusion Maria Saroglou 1, Stavros Tryfon 1, Georgios Ismailos 2, Ioannis Liapakis 3, Manolis Tzatzarakis 4, Aristidis Tsatsakis 4, Apostolos Papalois 2 and Demosthenes Bouros* 3 Saroglou et al. Journal of Inflammation 2010, 7: New Zealand white Rabbits Table 1: Pleural fluid analysis in experimental rabbits model. 24 hours after bacterial inoculation (Escherichia coli). Animal ph Glucose (mg/dl) LDH (U/L) Control Control Control Control Ertapenem group Linezolid group

27 Αποτελέσματα Table 2: Mean (± sd) concentrations (mcg/ml) of linezolid and ertapenem in blood serum (Cserum) and pleural fluid (Cpf) after the iv administration of a linezolid solution (10 mg/kg infused over a period) and an ertapenem solution (60 mg/kg infused over a period), to 10 and 8 New Zealand white rabbits, respectively 1 h 2 h 4 h 6 h 8 h Linezolid Cserum 2.10 ± ± 0.28 < QL < QL < QL N Cpf 1.28 ± ± 0.73* 1.70 ± ± ± 0.25 N Ertapenem Cserum 6.26 ± ± ± ± ± 0.25 N Cpf 3.00 ± 1.55* 3.74 ± 1.39* 3.62 ± 1.40* 3.16 ± 1.20* 2.84 ± 0.90* N N = number of experimental animals, QL: estimations are lower than the analytical quantification limit. *: significantly different values from the corresponding pleural fluid ones (p < student's t-test).

28 Αποτελέσματα Figure 1 Linezolid concentrations (mean ± sd, mcg/ml) in blood serum (circles) and pleural fluid (squares), in an experimental rabbit model of pleural empyema induced by inoculation with Escherichia coli (ATCC 35218), after the i.v. administration of an linezolid solution (10 mg/kg) to 10 New Zealand white rabbits. Figure 2 Ertapenem concentrations (mean ± sd, mcg/ml) in blood serum (circles) and pleural fluid (squares), in an experimental rabbit model of pleural empyema induced by inoculation with Esherichia coli (ATCC 35218), after the i.v. administration of an ertapenem solution (60 mg/kg) to 8 New Zealand white rabbits.

29 Συμπεράσματα Η λινεζολίδη και η ερταπενέμη διεισδύουν ικανοποιητικά στο εμπύημα Σημαντικά επίπεδα φαρμάκου παραμένουν στην υπεζωκοτική κοιλότητα για τουλάχιστον 4 ώρες, παρά την μείωση των επιπέδων στον ορό Σε σύγκριση με τον ορό, και τα δύο αντιβιοτικά εμφανίζουν υψηλές συγκεντρώσεις και μεγαλύτερο χρόνο ημίσειας ζωής στην υπεζωκοτική κοιλότητα Τα παραπάνω και δεδομένης και της υψηλής εξωκυττάριας κατανομής αυτών των αντιβιοτικών, υποδηλώνουν οτι θα μπορούσαν να είναι αποτελεσματικά στην θεραπεία των βακτηριακών λοιμώξεων του υπεζωκότα

30 Penetration of azithromycin in experimental pleural empyema fluid Maria Saroglou a, George Ismailos b, Stavros Tryfon a, Ioannis Liapakis c, Apostolos Papalois b, Demosthenes Bouros c, a M. Saroglou et al. / European Journal of Pharmacology 626 (2010) New Zealand white Rabbits Basic physiological parameters of empyemic pleural fluid in an experimental rabbit model, 24 h after bacterial inoculation (Escherichia coli ATC35213). Animals ph C glucose (mg/dl) LDH (U/L) Control A Control B Control C A0a A0b A A A A A A A A A A Mean (SD) (0.120) 16.6 (7.0) 3479 (741) The pleural fluid culture results were positive in all rabbits. C glucose : glucose concentration (mg/dl), LDH: lactate dehydrogenase (U/L), A0a,b and A1 10: animals treated with i.v. azithromycin 20 mg/kg (infusion period of min) and 15 mg/kg (infusion period of 15 min), respectively.

31 Αποτελέσματα Fig. 1. Azithromycin concentrations (mean ± S.D., μg/ml) in blood serum (circles) and pleural fluid (squares), in an experimental rabbit model of pleural empyema induced by inoculation with Escherichia coli (ATCC 35218), after the i.v. administration of an azithromycin solution (15 mg/kg, infused over a 15 min period) to 10 New Zealand white rabbits.

32 Αποτελέσματα Mean (±SD) concentrations of azithromycin in blood serum (C serum ) and pleural fluid (C pf ) after the iv administration of an azithromycin solution (15 mg/kg, infused over a 15 min period). Time (hours) No. of animals C serum (μg/ml) 0.24 (± 0.04) 0.17 (± 0.09) 0.05 (± 0.04) 0.03 (±0.04) QL 0.03 (±0.01) QL C pf (μg/ml) 0.26 (± 0.17) 0.46 (±0.2) a 0.48 (±0.29) a 0.25 (±0.26) a 0.08 (±0.05) a R (%) N999 QL: estimations are lower than the analytical quantification limit, a: significantly different values from the corresponding pleural fluid ones (P b 0.05, student's t-test), R (%): pleural fluid versus blood serum concentration ratio. The basic pharmacokinetic parameters of azithromycin in blood serum and pleural fluid after the iv administration of azithromycin (15 mg/kg) to 10 New Zealand white rabbits. Parameters Blood serum Pleural fluid R pf/ser AUC 0 24 h (h μg/ml) AUC 0 72 h (h μg/ml) AUC 0 inf (h μg/ml) T 1/2 (hours) AUC 0 24 h/0 72 h/0 inf : area under the azithromycin concentration versus time curve corresponding to 0 24 h, 0 72 h and 0 inf, time intervals, respectively. T 1/2 : terminal elimination half-life, calculated from estimations corresponding to the 24, 48 and 72 h (pleural fluid) and the 2, 8 and 24 h (blood serum) time points. R pf/ser : azithromycin penetration ratio into the pleural fluid compared to blood serum.

33 Συμπεράσματα Η Αζιθρομυκίνη διεισδύει ικανοποιητικά στο εμπύημα Παρά την μείωση των επιπέδων στον ορό, σημαντικά υψηλά επίπεδα παραμένουν στο υγρό Ο λόγος διείσδυσης της αζιθρομυκίνης αυξάνεται με τον χρόνο

34 Penetration of newer quinolones in the empyema fluid I.E. Liapakis*,#,z, I. Kottakis #, M.N. Tzatzarakis }, A.M. Tsatsakis }, M.S. Pitiakoudis*, P. Ypsilantis*, R.W. Light z, C.E. Simopoulos*, D.E. Bouros # Eur Respir J 2004; 24: New Zealand white Rabbits Table 1. Pleural fluid findings in the rabbits immediately before administration of antibiotics Rabbit no. Antibiotic ph Glucose mg?dl -1 LDH U?L -1 Culture 1 Moxifloxacin Positive 2 Moxifloxacin Positive 3 Moxifloxacin Positive 1 Levofloxacin Positive 2 Levofloxacin Positive 3 Levofloxacin Positive 1 Control Positive 2 Control Positive 3 Control Positive 4 Control Positive LDH: lactate-d-hydrogenase.

35 Αποτελέσματα a) 2.5 Levofloxacin b) n Moxifloxacin Concentration mg ml n s n s s n s n Concentration mg ml s s n s n s b) Time h Time h 10 n 12 14

36 Αποτελέσματα Table 2. Summary of pharmacokinetic data for the two different antibiotics in the blood and the pleural fluid Variables Moxifloxacin Levofloxacin Dose mg?kg Peak blood level mg?ml Peak fluid level mg?ml PF/blood ratio Tmax,blood h 1 1 Tmax,PF h 6 6 AUCPF/blood ratio AUC: area under the curve for the first 12 h; PF: pleural fluid; Tmax: time to maximum concentration.

37 Συμπεράσματα Η διείσδυση της μοξιφλοξασίνης ήταν μεγαλύτερη από της λεβοφλοξασίνης Ο χρόνος εξίσωσης των επιπέδων του αντιβιοτικού στο αίμα και στο υγρό ήταν μικρότερος για την μοξιφλοξασίνη (3.9h) σε σύγκριση με την λεβοφλοξασίνη (4.4h) Η μέγιστη συγκέντρωση στην υπεζωκοτική συλλογή και των δύο αντιβιοτικών επετεύχθει 6 ώρες μετά την έγχυση

38 Moxifloxacin Pharmacokinetics and Pleural Fluid Penetration in Patients with Pleural Effusion Kalliopi Chatzika, a Katerina Manika, a Paschalina Kontou, b Georgia Pitsiou, c Despina Papakosta, c Konstantinos Zarogoulidis, a Ioannis Kioumis a Respiratory Infections Unit, Pulmonary Department, Aristotle University of Thessaloniki, G. Papanikolaou Hospital, Thessaloniki, Greece a ; A Intensive Care Unit, G March 2014 Volume 58 Number 3 Antimicrobial Agents and Chemotherapy 12 Ασθενείς με παραπνευμονική/εμπύημα και 12 ασθενείς με κακοήθη υπεζωκοτική συλλογή TABLE 1 Demographic data and clinical characteristics a Characteristic Patients with empyema/ppe (n 12) Patients with malignant pleural effusion (n 12) M M M M F M M M F M M M Mean SD F M M M F M M M M M F M Mean SD Age (yr) Wt (kg) Length of hospital stay (days) a M, male; F, female.

39 Αποτελέσματα TABLE 4 Main pharmacokinetic parameters of moxifloxacin in PF a Patient group Cmax PF (mg/liter) Ctrough PF (mg/liter) AUC 24PF (mg h/liter) AUC PF /AUC PL Tmax PF (h) Empyema/PPE Malignant effusion P a Data represent means standard deviations. Cmax PF, peak (maximum) concentration in PF; Ctrough PF, concentration in PF at the end of 24 h; AUC 24PF, area under the concentration-time curve from time zero to 24 h; Tmax PF, time when the Cmax PF was achieved.

40 Αποτελέσματα A Concentration (mg/l) Concentration (mg/l) B Time (hours) Time (hours) Plasma Pleural Fluid Plasma Pleural Fluid FIG 1 Mean SD moxifloxacin concentration-time curves in plasma and pleural fluid in patients with empyema/parapneumonic effusion (A) and malignant effusion (B).

41 Συμπεράσματα Παρόμοια φαρμακοκινητικά χαρακτηριστικά της μοξιφλοξασίνης και στις δύο ομάδες ασθενών Στατιστικά σημαντική επιμήκυνση του Τmax στους ασθενείς με εμπύημα Μεγαλύτερη συγκέντρωση στις 24 ώρες (Ctrough) στους ασθενείς με εμπύημα Καλή διεισδυτικότητα της μοξιφλοξασίνης και στις δύο ομάδες ασθενών

42 Γενικά Συμπεράσματα Η φαρμακοκινητική των αντιβιοτικών εξαρτάται από πολλούς παράγοντες Κ α λ ή δ ι ε ί σ δ υ σ η τ ω ν α ν τ ι β ι ο τ ι κ ώ ν σ τ η ν παραπνευμονικήσυλλογή / εμπύημα Υψηλές συγκεντρώσεις στην υπεζωκοτική συλλογή Μελέτες κυρίως σε ζώα

43 Σας Ευχαριστώ