Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Etablierung der Mikrodialyse zur Bestimmung von Sulfonamidkonzentrationen in der Nasennebenhöhlenschleimhaut des Pferdes

Gietz, Caroline

Equine sinusitis is often treated with anti-infective agents. However, there is only insufficient knowledge if adequate drug concentrations are reached at the target sites or if subinhibitory drug concentrations may be causative for the frequently encountered treatment failure in this disease. The objective of the present work was to determine concentrations of the systemically administered anti-infective agent sulfadimidine within the paranasal mucosal lining of horses by means of in vivo microdialysis. Firstly, a method for implantation of a microdialysis probe into the paranasal mucous membrane of horses was developed in isolated equine heads (n = 20). This method was subsequently applied under in vivo conditions in 12 healthy horses. Implantation of the microdialysis probe into the paranasal mucosal lining of the frontal sinus was done in standing, sedated horses under endoscopic guidance (caudal maxillary sinus portal). Therefore, the frontal bone was perforated (corded drill) without lacerating the underlying mucosal lining and a fluid-filled blister (phosphate-buffered saline, diameter: 20 - 30 mm) was created within the subepithelial layers of the mucosa. The probe membrane (length: 10 mm, outer diameter: 0,6 mm) was inserted into the fluid-filled blister and the complete microdialysis system (probe, microperfusion pump, perfusion syringe, sampling vial) was affixed to the horse and left in situ up to 52 h. Complications during probe implantation were perforation of the mucous membrane during drilling or probe placement, or rupture of the blister while applying phosphate-buffered saline; the mean procedure time was 295 min. Post-surgical complications were mild and only of temporary nature. Secondly, in vivo microdialysis was performed in 10/12 horses for 52 h (4 h calibration, 48 h sample collection). These horses were administered a trimethoprim-sulfadimidine formulation (30 mg/kg, intravenously) twice (t0, t24); samples (plasma and dialysate) were collected for 48 h. Both plasma and dialysate samples were analyzed for concentrations of sulfadimidine by high-performance liquid chromatography. Average peak concentrations of sulfadimidine in the paranasal mucosa were 9.6 ± 4.5 and 7.0 ± 3.3 µg/mL following the first and second treatment; peak concentrations were reached 5.9 ± 2.7 and 5.4 ± 2.3 h following the respective treatment. Average sulfadimidine peak concentrations in the plasma were 55.3 ± 10.3 µg/mL following the first and 51.5 ± 8.7 µg/mL following the second treatment. This study demonstrates the feasibility of in vivo microdialysis for continuous monitoring of sulfadimidine concentrations within the paranasal mucosal lining of horses following its systemic administration. Assuming the accuracy of the determined concentrations of sulfadimidine within the paranasal sinus mucosa, it seems questionable if established dosage regimens for potentiated sulfonamides enable a sufficient antimicrobial effect. The obtained pharmacokinetic data can be used to revise existing sulfadimidine dosage schedules and improve therapy of equine sinusitis. Furthermore, the presented method of in vivo microdialysis may be used for investigation of pharmacokinetic data of further drugs within the paranasal mucosal lining of horses.

In der Therapie equiner Sinusitiden werden vielfach antimikrobielle Wirkstoffe eingesetzt, obwohl nicht hinreichend bekannt ist, ob diese das Zielgewebe in ausreichenden Konzentrationen erreichen oder ob ggf. subinhibitorische Wirkstoffkonzentrationen der Grund für das häufig berichtete Therapieversagen bei dieser Erkrankung sind. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war die Konzentrationsbestimmung des systemisch applizierten Antiinfektivums Sulfadimidin in der Nasennebenhöhlenschleimhaut von Pferden mittels der In-vivo-Mikrodialyse. Im ersten Teil der Arbeit wurde eine Methode zur Implantation eines Mikrodialyse­katheters in die Nasennebenhöhlenschleimhaut von Pferden entwickelt. Die Technik wurde zunächst an isolierten Pferdeköpfen (n = 20) erarbeitet und nachfolgend unter In-vivo-Bedingungen an zwölf allgemeingesunden Pferden angewendet. Der Eingriff der Katheterimplantation erfolgte an stehenden, sedierten Pferden. Der Katheter wurde unter endoskopischer Kontrolle (Portal: Sinus maxillaris caudalis) in der Schleimhautauskleidung des Sinus frontalis platziert. Die Insertion erfolgte nach schleimhautschonender Perforation des Stirnbeins (elektrische Fräse) und Bildung einer flüssigkeitsgefüllten Blase (Phosphat-gepufferte Salzlösung, Durchmesser der Blase: 20 - 30 mm) in den subepithelialen Schichten der Mukosa. Nach Insertion der Kathetermembran (Länge: 10 mm, Außendurchmesser: 0,6 mm) in diese Blase wurde das komplette Mikrodialysesystem, bestehend aus Mikrodialysekatheter und -pumpe, Perfusorspritze und Probensammelgefäß am Pferd fixiert und bis zu 52 h dort belassen. Der Eingriff der Katheterimplantation dauerte durchschnittlich 295 Min. Komplikationen während der Implantation umfassten die Perforation der Mukosa während der Knochenperforation oder der Katheterinsertion sowie das Einreißen der Mukosa bei der Erstellung der Blase. Postoperative Komplikationen traten nur vereinzelt und in geringgradiger Ausprägung auf. Das Ziel des zweiten Teils dieser Arbeit war die kontinuierliche Konzentrations­bestimmung eines systemisch applizierten Antiinfektivums (Sulfadimidin) in der Nasennebenhöhlenschleimhaut von Pferden mittels der In-vivo-Mikrodialyse. Zu diesem Zweck erhielten 10/12 Pferde aus dem ersten Versuchsteil nach der erfolgreichen Katheterimplantation und dem Einhalten einer vierstündigen Kalibrationsphase zweimalig ein Trimethoprim-Sulfadimidin-Kombinationspräparat (30 mg/kg KGW, intravenös). Die Wirkstoffapplikation erfolgte zum Zeitpunkt 0 (t0) und nach 24 h (t24), die kontinuierlichen Probenentnahmen (Dialysat und Blut) erfolgten über 48 h. Die Quantifizierung der Sulfadimidinkonzentrationen in Dialysat und Blutplasma erfolgte mittels Hochleistungs­flüssigkeits­chromatographie. Die maximalen Sulfadimidinkonzentrationen im Blutplasma betrugen 55,3 ± 10,3 nach der ersten und 51,5 ± 8,7 µg/ml nach der zweiten Wirkstoffapplikation. Die maximalen Sulfadimidinkonzentrationen in der Schleimhaut betrugen 9,6 ± 4,5 und 7,0 ± 3,3 µg/ml im ersten bzw. zweiten Dosierungsintervall; sie wurden 5,9 ± 2,7 bzw. 5,4 ± 2,3 h nach der jeweiligen Wirkstoffgabe erreicht. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass die Mikrodialyse eine geeignete Methode für die kontinuierliche Konzentrationsbestimmung eines systemisch applizierten Antiinfektivums in der Nasennebenhöhlenschleimhaut von Pferden darstellt. Unter der Annahme, dass die gemessenen Sulfadimidin­konzentrationen in der Schleimhaut zutreffend sind, erscheint es zweifelhaft, dass die bisher verwendeten Dosierungen von potenzierten Sulfonamiden geeignet sind, um einen ausreichenden antiinfektiven Effekt in der Nasennebenhöhlenschleimhaut zu erzielen. Dementsprechend können die erhaltenen pharmakokinetischen Daten dazu herangezogen werden, bekannte Sulfadimidin-Dosierungsschemata zu überarbeiten und so eine verbesserte Sinusitistherapie zu ermöglichen. Weiterhin steht die vorgestellte Methode der Mikrodialyse auch zur Ermittlung pharmakokinetischer Daten anderer Wirkstoffe im Bereich der Nasennebenhöhle des Pferdes zur Verfügung.

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Gietz, Caroline: Etablierung der Mikrodialyse zur Bestimmung von Sulfonamidkonzentrationen in der Nasennebenhöhlenschleimhaut des Pferdes. Hannover 2012. Tierärztliche Hochschule.

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