Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Etablierung der Mikrodialyse zur Messung von Antiinfektiva-Konzentrationen in der Lunge von Schweinen und Vergleich mit anderen Untersuchungsmodellen

Croneberger, Ann-Sophie

In the development of dose regimens pharmacokinetic-pharmacodynamic-correlation gains in importance. Pharmacokinetic parameters are still often calculated based on blood plasma concentrations instead on concentrations directly measured in target tissues. In the studies described microdialysis was established for the direct measurement of the non-proteinbound fraction of a beta-lactam antibiotic in the extracellular fluid of the lung of pigs. Furthermore concentrations measured in the extracellular fluid of the lung were compared with bronchial secretions, lung tissue or blood plasma. 3 studies were conducted, in which the hydrophilic beta-lactam antibiotic cefpirome was administered intravenously. In study 1, samples of lung-microdialysate and blood were collected from 4 anesthetized pigs, whereas the thoracic opening was covered with swabs during the sampling period. In study 2, samples of lung-microdialysate and blood were collected from 8 anesthetized pigs, whereas the thorax was closed by sutures. Additionally, samples of bronchial secretions were collected at the same sampling time points as blood. After having euthanized the animals lung tissue was collected. In study 3 samples of lung-microdialysate as well as blood were collected from non-anesthetized pigs. After having euthanized the animals, a pathologic examination of the lung tissue was performed in order to examine the impact of the insertion of the microdialysis catheter in study 2 and 3. Applying microdialysis, complete time-versus-concentration-profiles of cefpirome in the extracellular fluid of the lung of pigs could be generated in all studies. Comparing the mean concentrations in the extracellular fluid of the lung in the 3 studies, initially the highest concentrations were measured in study 3 and the lowest in study 1. Statistical analysis of the data showed that anesthesia does not influence concentrations of cefpirome in the extracellular fluid of the lung, whereas closure of the thorax obviously increases the concentration. The pathological examination of the lung showed that lung tissue recovered from the insertion of the microdialysis catheter within 4 days. Results generated in this study demonstrate that concentrations in blood plasma and the lung, as well as concentrations within the different matrices of the lung differ from each other. Therefore, the direct measurement of concentrations in target tissues is important for the development of appropriate dose regimens. The results further more show that microdialysis is a feasible method for the determination of the non-proteinbound fraction of hydrophilic anti-infectives in the extracellular fluid of the lung of pigs and allows frequent serial sampling with short sampling intervals.

Bei der Entwicklung von Dosierungsschemata gewinnen Pharmakokinetik-Pharmakodynamik-Korrelationen zunehmend an Bedeutung. Dabei werden pharmakokinetische Parameter jedoch häufig, statt von direkt im Zielgewebe gemessenen Konzentrationen, von Blutplasma-Konzentrationen abgeleitet. In der vorliegenden Arbeit wurde ein Untersuchungsmodell, die Mikrodialyse, zur direkten Bestimmung der nicht-proteingebundenen Fraktion eines Beta-Laktam-Antibiotikums in der extrazellulären Flüssigkeit der Lunge von Schweinen etabliert. Des Weiteren wurden die Wirkstoffkonzentrationen in der extrazellulären Flüssigkeit der Lunge mit jenen im Sekret des Bronchialepithels, im Lungengewebe oder im Blutplasma verglichen. Insgesamt wurden 3 Versuche durchgeführt. In allen 3 Versuchen wurde als Testsubstanz das hydrophile Beta-Laktam-Antibiotikum Cefpirom intravenös verabreicht. In Versuch 1 wurden Lungen-Mikrodialysat-Proben, sowie Blutproben von 4 narkotisierten Schweinen entnommen, wobei der Thorax mit Tupfern abgedeckt wurde. In Versuch 2 wurden Lungen-Mikrodialysat-Proben und Blutproben von 8 narkotisierten Schweinen entnommen, wobei der Thorax durch Nähte verschlossen wurde. Zusätzlich wurden an den Blutentnahme-Zeitpunkten Proben vom Sekret des Bronchialepithels mittels Blättchenmethode entnommen. Des Weiteren wurde nach Einschläfern der Tiere Lungengewebe entnommen. In Versuch 3 wurden Lungen-Mikrodialysat-Proben sowie Blutproben von 8 wachen Schweinen entnommen. In Versuch 2 und 3 wurde das Lungengewebe nach Einschläfern der Tiere pathologisch untersucht. In allen 3 Versuchen konnten vollständige engmaschige Konzentrations-Zeitprofile von Cefpirom in der extrazellulären Flüssigkeit der Lunge von Schweinen mittels Mikrodialyse erstellt werden. Bei einem Vergleich der mittleren Konzentrationen in der extrazellulären Flüssigkeit der Lunge der 3 Versuche wurden initial die höchsten Konzentrationen in Versuch 3 und die niedrigsten in Versuch 1 beobachtet. Mittels statistischer Testverfahren konnte gezeigt werden, dass die Narkose keinen Einfluss auf die Konzentrationen von Cefpirom in der extrazellulären Flüssigkeit der Lunge zu haben scheint, wogegen der Verschluss des Thorax die Konzentrationen offenbar erhöht. Die pathologische Untersuchung der Lunge zeigte, dass sich das Gewebe innerhalb von 4 Tagen weitgehend von der Implantation des Mikrodialysekatheters erholt. Die in dieser Arbeit erzielten Ergebnisse verdeutlichen, dass Wirkstoffkonzentrationen im Blutplasma und der Lunge, sowie Konzentrationen innerhalb der verschiedenen Lungenmatrices voneinander abweichen. Somit ist die direkte Bestimmung von Wirkstoffkonzentrationen im Zielgewebe für die Entwicklung adäquater Dosierungsschemata von großer Bedeutung. Die Ergebnisse zeigen weiterhin, dass sich die Mikrodialyse zur Konzentrationsbestimmung des nicht-proteingebundenen Wirkstoffanteils hydrophiler Antiinfektiva in der extrazellulären Flüssigkeit der Lunge von Schweinen eignet und häufige Probenentnahmen in kurzen Zeitintervallen erlaubt.

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Croneberger, Ann-Sophie: Etablierung der Mikrodialyse zur Messung von Antiinfektiva-Konzentrationen in der Lunge von Schweinen und Vergleich mit anderen Untersuchungsmodellen. Hannover 2009. Tierärztliche Hochschule.

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