Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Pharmakokinetik von Clarithromycin nach der Monotherapie mit Clarithromycin und nach der kombinierten Gabe von Clarithromycin mit Rifampicin beim Fohlen

Block, Wiebke

The goal of this study was to evaluate whether the concentration of Clarithromycin is affected by the additional application of Rifampin in plasma, PELF and bronchoalveolar cells of foals. It was also to determine whether the additional application of Rifampin induces the expression of transporter proteins and as a consequence influences the concentration of Clarithromycin in the PELF and in the bronchoalveolar cells. The dosage of the antibiotics used in the treatment protocol follows the common practice for the treatment of foals with pneumonia caused by Rhodococcus equi. In two different study periods, the concentration of Clarithromycin in plasma, in the PELF and in the bronchoalveolar cells of nine healthy, 40 – 60 days old warmblood foals was determined by using LC-MS/MS. The concentration of Clarithromycin and its metabolite 14-OH-Clarithromycin was determined after the single application of Clarithromycin (7.5 mg/kg, p.o., q 12 h, day 1 – 7) on day seven. The second measurement followed on day 21 after the application of Clarithromycin (7.5 mg/kg, p.o., q 12 h, day 1 – 7) in combination with Rifampin (10 mg/kg, p.o., q 12 h, day 9 – 20). Furthermore the expression of the genes encoding for the membrane transporters ABCB1 and ABCC2 in the cells of the bronchial epithelium and in the alveolar macrophages was evaluated with the qRT-PCR and the ∆∆CT-Methods. The combined application of Clarithromycin and Rifampin leads to a significant decrease of the concentration of Clarithromycin in plasma (plasma AUC12h-monother.: 5,55 ± 4,42 µg x h/ml; C12h- combined ther.: 0,36 ± 0,32 µg x h/ml, p = 0,008), in the PELF (C12h-monother.: 9,50 ± 6,13 µg/ml; C12h-combined ther.: 0,696 ± 0,658 µg/ml, p = 0,008) and in the bronchoalveolar cells (C12h-monother.: 263,81 ± 375,36 ng/ml, C12h-combined ther.: 101,67 ± 101,73 ng/ml, p = 0,008). Furthermore, the gene expression of ABCB1 and ABCC2 is partially affected by the additional application of Rifampin. The decline in concentration of Clarithromycin in the PELF and in the bronchoalveolar cells is not influenced by a Rifampin induced expression of both effluxtransporter proteins chosen here. An increased degradation of the macrolides antibiotic calculated as the Ratio Clarithromycin/14-OH-Clarithromycin after mono- and after combined therapy with Rifampin was determined here (AUC0-12h-monother.: 3,23 ± 0,85 ng/ml, AUC0-12h- combined ther.: 0,44 ± 0,15 ng/ml, p = 0,008). As the half life of Clarithromycin is not influenced by the application of Rifampin (t1/2: 6,11 ± 0,83 h), the increased metabolism alone does not explain the strong decrease of the Clarithromycin concentration. Probably the intestinal resorption of Clarithromycin might be reduced by Rifampin. With regard to the therapy of a foal’s pneumonia due to R. equi, the concentrations of Clarithromycin during combined therapy with Rifampin were compared with the minimum inhibitory concentration (MIC: 120 ng/ml) of R. equi for Clarithromycin. The level of Clarithromycin in plasma did decrease below the MIC but the accumulation of the antibiotic with higher concentrations than the MIC of R equi for Clarithromycin could be observed in the PELF and in the bronchoalveolar cells. In the light of these results treatment of R. equi pneumonia with the combination of Rifampin and Clarithromycin in the usual dosage has a high probability to be successful and can be recommended.

In der vorliegenden Untersuchung wurde im Rahmen zweier Studienabschnitte die Konzentration von Clarithromycin im Plasma, in der PELF und in bronchoalveolären Zellen von neun gesunden, 40 – 60 Tage alten Fohlen mittels LC-MS/MS bestimmt. Die Messung der Konzentrationen in den genannten Proben erfolgte an Tag 7 nach der alleinigen Applikation von Clarithromycin (7,5 mg/kg, q 12 h, p.o., Tag 1 – 7) und darauf, an Tag 21, nach der gemeinsamen Applikation von Clarithromycin (7,5 mg/kg, q 12 h, Tag 9-21) und Rifampicin (10 mg/kg, q 12 h, p.o., Tag 9-20). Auf der Grundlage dieses Behandlungsprotokolls sollte bemessen werden, ob die Konzentration von Clarithromycin in verschiedenen Probenfraktionen durch die zusätzliche Gabe von Rifampicin beeinflusst wird. Darüber hinaus wurde an Zellen der Bronchialschleimhaut und Alveolarmakrophagen mit Hilfe einer qRT-PCR, ausgewertet nach der ∆∆CT- Methode, die Expression der transmembranären Transporterproteine ABCB1 und ABCC2 bestimmt. Dadurch sollte festgestellt werden, ob diese transmembranären Transporterproteine durch die zusätzliche Gabe von Rifampicin vermehrt exprimiert werden und somit an einer Konzentrationsänderung von Clarithromycin in der PELF und in den bronchoalveolären Zellen beteiligt sind. Neben Clarithromycin wurde außerdem die Konzentration seines Metaboliten, 14-OH-Clarithromycin, bestimmt. Die kombinierte Gabe von Clarithromycin mit Rifampicin, wie sie im Rahmen der Therapie eines an R. equi erkrankten Fohlens angewendet wird, führt zu einem signifikanten Abfall der Konzentration von Clarithromycin im Plasma (AUC12h-Monotherapie: 5,55 ± 4,42 µg x h/ml; AUC12h-Kombinationstherapie: 0,36 ± 0,32 µg x h/ml (p = 0,008)), in der PELF (C12h-Monotherapie: 9,50 ± 6,13 µg/ml; C12h-Kombinationstherapie: 0,696 ± 0,658 µg/ml (p = 0,008)) und in den bronchoalveolären Zellen (C12h-Monotherapie: 263,81 ± 375,36 ng/ml, C12h-Kombinationstherapie: 101,67 ± 101,73 ng/ml). Da die Gesamtkonzentration im Plasma (AUC) ebenfalls sinkt, kann davon ausgegangen werden, dass aus diesem Grunde die Clarithromycinkonzentrationen in der Lunge sinken. Außerdem wird die Genexpression von Effluxtransportern wie ABCB1 oder ABCC2 durch die zusätzliche Gabe von Rifampicin nur teilweise beeinflusst. Das Sinken der Konzentrationen von Clarithromycin in der PELF und in den bronchoalveolären Zellen bei der Kombinationstherapie mit Rifampicin ist also nicht durch die beiden, in dieser Studie ausgewählten Effluxtransporter (ABCB1 und ABCC2), die an der Bronchialschleimhaut und an den Alveolarmakrophagen exprimiert werden, verursacht worden. Daneben konnte bei der zusätzlichen Gabe von Rifampicin ein gesteigerter Abbau des Makrolidantibiotikums, angegeben als das Verhältnis von Clarithromycin zu 14-Oh-Clarithromycin nach Mono- und nach Kombinationstherapie, beobachtet werden (AUC0-12h-Monotherapie: 3,23 ± 0,85 ng x h/ml, AUC0-12h-Kombinationstherapie: 0,44 ± 0,15 ng x h/ml (p = 0,008)). Da die Halbwertszeit von Clarithromycin sich aber durch die zusätzliche Gabe von Rifampicin (t1/2: 6,11 ± 0,83 Stunden) nicht ändert, erklärt der gesteigerte Metabolismus nicht alleine den starken Abfall der Clarithromycinkonzentration. Möglicherweise spielen hier Interaktionen zwischen Rifampicin und Clarithromycin bei intestinalen Resorptionsvorgängen eine Rolle. Im Hinblick auf die Therapie der Rhodococcose beim Fohlen wurden die ermittelten Konzentrationen nach kombinierter Gabe von Clarithromycin und Rifampicin mit dem bekannten MHK90-Wert (120 ng/ml) von R. equi für Clarithromycin verglichen. Im Plasma sinken die Konzentrationen von Clarithromycin unter die MHK90. In der PELF und in den bronchoalveolären Zellen konnte hingegen eine Anreicherung des Wirkstoffes beobachtet werden. Hier liegen die Clarithromycinkonzentrationen deutlich über der MHK90 von R. equi für Clarithromycin. Da sich der Erreger in den alveolären Zellen vermehrt und persistiert, sollte eine Behandlung mit diesen Antibiotika erfolgreich sein. So kann die kombinierte Gabe von Clarithromycin und Rifampicin, auch wenn sie sehr kostenaufwendig ist, empfohlen werden.

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Block, Wiebke: Pharmakokinetik von Clarithromycin nach der Monotherapie mit Clarithromycin und nach der kombinierten Gabe von Clarithromycin mit Rifampicin beim Fohlen. Hannover 2010. Tierärztliche Hochschule.

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