Dissertation

Tierärztliche Hochschule Hannover / Bibliothek – School of Veterinary Medicine Hannover / Library

Anja Kirschbaum

Vergleichende Bestimmung von Rifampicin in Blutplasma, pulmonary epithelial lining fluid und bronchoalveolären Lavage Zellen von Fohlen

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-107356

title (engl.)

Comparative determination of rifampin in blood plasma, pulmonary epithelial lining fluid and bronchoalveolar lavage cells of foals

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Dissertation, 2015

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/kirschbauma_ws15.pdf

abstract (deutsch)

Das Ansamycin-Antibiotikum Rifampicin wird in der Veterinärmedizin seit den 1960er Jahren in Kombination mit Makrolidantibiotika zur Behandlung der Rhodokokkose eingesetzt. Die Rhodokokkose wird durch den Erreger R. equi verursacht, der bei Fohlen Pneumonien mit hoher Morbidität und Mortalität auslöst. Um intrazelluläre Erreger wie R. equi effektiv abzutöten, ist das Erreichen einer ausreichend hohen Konzentration am Infektionsort nötig. Im Hinblick auf eine in den letzten Jahren verstärkt beobachtete Resistenzentwicklung bei R. equi gegenüber Rifampicin sowie fehlende Therapiealternativen war das Ziel der vorliegenden Arbeit, eine aktuell angepasste Dosierungsempfehlung von Rifampicin beim Fohlen zu ermitteln. In der vorliegenden Studie wurde im Rahmen von drei aufeinander folgenden Behandlungsprotokollen die Konzentration von Rifampicin und seines Hauptmetaboliten 25-O-Desacetylrifampicin im Plasma, in der PELF und in den BALC von zehn gesunden, 6 - 16 Wochen alten Warmblutfohlen mittels LC-MS/MS bestimmt. Die drei Behandlungsprotokolle bestanden aus A) einer einmaligen intravenösen Gabe von Rifampicin (10 mg/kg i.v.), B) einer oralen Verabreichung über zehn Tage (20 mg/kg p.o., q 24 h) sowie C) einer weiteren oralen Verabreichung über 10 Tage mit halber Dosierung (10 mg/kg p.o., q 24 h). Die Reihenfolge der Behandlungsprotokolle B und C erfolgte randomisiert. Zwischen den einzelnen Behandlungsprotokollen lag eine wash-out-Phase von mind. 7 (Behandlungsprotokoll A bis B/C) bzw. 21 Tagen (Behandlungsprotokoll B/C bis C/B). Jedem Behandlungsprotokoll folgte die Entnahme von je 16 Blutproben über einen Zeitraum von 48 Stunden. Bei den beiden oralen Behandlungsprotokollen B und C wurde zudem 24 Stunden nach der letzten Rifampicingabe eine bronchoalveoläre Lavage (BAL) durchgeführt. Die Auswertung dieser kontrollierten, dreiarmigen, randomisierten Cross-Over-Studie ergab für das orale Behandlungsprotokoll C eine Bioverfügbarkeit von 37,7% und eine Halbwertszeit von 7,3 ± 1,1 h. Bei allen Probanden wurde die MHK90 von Rifampicin für R. equi sowohl bei der Dosierung von 20 mg/kg p.o. q 24 h als auch bei der Dosierung von 10 mg/kg p.o. q 24 h in Plasma, PELF und BALC erreicht. Die Plasma-Rifampicinkonzentration lag dabei über der Rifampicinkonzentration in PELF und BALC (Rifampicin 20 mg/kg p.o., q 24 h: CPlasma24h: 3196 ± 765 ng/ml, CPELF: 2645 ± 914 ng/ml, CBALC: 2667 ± 1297 ng/ml; Rifampicin 10 mg/kg p.o., q 24 h: CPlasma24h: 1603 ± 619 ng/ml, CPELF: 1372 ± 1039 ng/ml, CBALC: 1508 ± 713 ng/ml). Rifampicin erreichte also im Mittel im Plasma seine höchste Konzentration, es war aber keine Anreicherungstendenz festzustellen. Im Gegensatz dazu akkumulierte 25-O-Desacetylrifampicin in den BALC stark im Vergleich zu PELF und Plasma (Rifampicin 20 mg/kg p.o., q 24 h: CPlasma24h: 63,0 ± 43,3 ng/ml, CPELF: 59,2 ± 23,0 ng/ml, CBALC: 557 ± 155 ng/ml; Rifampicin 10 mg/kg p.o., q 24 h: CPlasma24h: 17,4 ± 9,5 ng/ml, CPELF: 33,3 ± 21,8 ng/ml, CBALC: 264 ± 88,4 ng/ml). Als Ursache für diese deutliche Anreicherung werden die höhere Polarität von 25-O-Desacetylrifampicin sowie spezifische uptake- und efflux- Transporter vermutet. Der Metabolit erreichte Konzentrationen in Höhe von 0,57 - 32,6% seiner Muttersubstanz (Plasma24h: 1,98 ± 1,17%, PELF: 2,36 ± 0,49%, BALC: 20,0 ± 16,3%). Aufgrund der Anreicherung von 25-O-Desacetylrifampicin in den BALC machte der Metabolit hier den eindeutig größten prozentualen Anteil am Gesamtarzneistoffgehalt in allen drei Kompartimenten aus. Bei gleich starker antimikrobieller Kapazität von 25-O-Desacetylrifampicin und Rifampicin wäre der Metabolit bereits für die Hälfte der antimikrobiellen Wirkung in den BALC verantwortlich. Bedauerlicherweise fehlen noch Informationen zum antimikrobiellen Potential von 25-O-Desacetylrifampicin gegenüber R. equi. Aufgrund der Ergebnisse der vorliegenden Arbeit kann beim Fohlen eine Rifampicindosierung von 10 mg/kg p.o. q 24 h zur Behandlung der Rhodokokkose empfohlen werden. Vorteile einer geringeren Rifampicindosierung liegen in einer geringeren Belastung der behandelten Fohlen und in Kostenersparnissen für den Tierhalter.

abstract (englisch)

The ansamycin antibiotic Rifampin has been used in veterinary medicine in combination with macrolides for the treatment of rhodococcosis since the 1960s. Rhodococcosis is caused by the pathogen Rhodococcus equi (R. equi) which induces pneumonia in foals and is associated to high morbidity and mortality. In order for antibiotics to kill intracellular bacteria like R. equi effectively, it is necessary to reach an adequate concentration at the site of infection. With the development of increasing resistance of R. equi over recent years towards Rifampin, as well as a lack of therapeutic alternatives, the aim of the present work was the development of adapted dose recommendations of Rifampin in foals. In this study, the concentration of Rifampin and its main metabolite 25-O-Desacetylrifampin was measured in plasma, PELF and BALC in three consecutive treatment regimes in ten healthy, 6 - 16 weeks old warmblood foals by means of LC-MS/MS. The three treatment regimens consisted of A) a single intravenous dose of Rifampin (10 mg/kg i.v.); B) oral applications during 10 days (20 mg/kg p.o., q 24 h); C) oral applications as for B, but at 10 mg/kg p.o., q 24 h. The order of treatment B and C was randomized. Between each consecutive treatment, there was a wash-out-phase of at least seven days between treatments A and B/C or 21 days between treatments B/C and C/B. In each treatment 16 blood samples were taken over a time period of 48 hours. Subsequent to the oral treatments B and C, a bronchoalveolar lavage (BAL) was carried out 24 hours after the last dose had been given. The analysis of this controlled three-armed randomized cross-over study showed a bioavailability of 37,7 % for the oral treatment C and a half-life time of 7.3 ± 1.1 h. The MIC90 of Rifampin for R. equi was reached for all subjects at dosages of both 20 and 10 mg/kg p.o. q 24 h in plasma, PELF and BALC. The Rifampin concentration in plasma exceeded the concentration in PELF and BALC. Specifically, with Rifampin 20 mg/kg p.o., q 24 h Rifampin concentrations were 3196 ± 765, 2645 ± 914 and 2667 ± 1297 ng/ml in plasma, PELF and BALC, respectively; with Rifampin 10 mg/kg p.o., q 24 h, concentrations were 1603 ± 619, 1372 ± 1039 ng/ml and 1508 ± 713 ng/ml in plasma, PELF and BALC, respectively. Although Rifampin reached its highest concentration in the plasma a clear accumulation tendency could not be observed. In contrast, 25-O-Desacetylrifampin accumulated more strongly in the BALC than in PELF and plasma. With Rifampin 20 mg/kg p.o., q 24 h, concentrations were 63.0 ± 43.3, 59.2 ± 23.0 and 557 ± 155 ng/ml in plasma, PELF and BALC, respectively; with Rifampin 10 mg/kg p.o., q 24 h, concentrations were 17.4 ± 9.5, 33.3 ± 21.8 and 264 ± 88.4 ng/ml in plasma, PELF and BALC, respectively. It is likely that this clear accumulation pattern is due to the higher polarity of 25-O-Desacetylrifampin as well as specific uptake- und efflux-transporters. Altogether, the metabolite reached concentrations of 0.57 – 32.6% of its parent compound (plasma: 1.98 ± 1.17%; PELF: 2.36 ± 0.49%; BALC: 20.0 ± 16.3%). A high percentage of total applied drug amounts was present as 25-O-Desacetylrifampin because of its high accumulation in the BALC. Assuming that 25-O-Desacetylrifampin has the same antimicrobial efficacy as Rifampin, the metabolite would be responsible for half of the antimicrobial effect in the BALC. Unfortunately, information on the exact antimicrobial efficacy of 25-O-Desacetylrifampin against Rhodococcus equi is still missing. Based on the results of this study, Rifampin can be recommended at a dose of 10 mg/kg p.o. q 24 h for the treatment of rhodococcosis in foals. Advantages of a lowered Rifampin dose would be a reduction of load for treated foals and cost savings for owners.

keywords

rifampin, foal, BAL / Rifampicin, Fohlen, BAL

kb

1.823